一、電力變壓器的基本物理量
電力變壓器接於電力供電系統中，往往將接受電力網電能的一側稱為電源側繞組，又稱為—次繞組。輸出電能與用電負載連接的一側稱為負載側繞組，又稱二次繞組。為了說明變壓器的工作原理，先介紹以下物理量：
Uи——變壓器一次側額定電壓值；
Uи——變壓器二次側額定電壓值；
E——一次側感應電勢；
E——二次側感應電勢；
I——一次側繞組中電流；
I——二次側負載電流；
N——一次側繞組匝數；
N——二次側繞組匝數；
Φм——鐵芯中主磁通極大值；
Iо——變壓器勵磁電流；
Z——變壓器一次側阻抗；
Z——變壓器二次側阻抗；
Po——變壓器空載損耗；
Ｐｓс——變壓器短路損耗；
∫——電源頻率；
S——變壓器功率。
對於三繞組變壓器，變壓器一次側的物理量加注符號1（右下角腳註）、二次側加注2、低壓側加注3或用小寫字母表示。
二、單相變壓器的工作原理
電力變壓器是變換電壓、傳輸電功率的電器，它的一次側與電源相連接，加上電源電壓接受電力網中的電能;二次側是輸出端，與用電設備相連接，把從電源接受的電能供給用電負載。其電路與磁路的關係如圖5 - 1所示。
當一次側繞組接通電源時，在額定電壓作用下，一次側繞組中就有一個工頻50Hz的交流電，交變的電流建立一個同頻率的正弦波交變磁通，在鐵芯中構成磁路，同時穿過變壓器的一、二次側繞組。當電壓不變，鐵芯中的磁通也維持不變，這個磁通就是主磁通。當變壓器二次開路時，即變壓器處於空載狀態，一次繞組所流過的電流就是空載電流，空載電流與變壓器一次繞組匝數Ｎ的乘積，即ＩＮ就是變壓器的主磁勢側。
根據電磁感應原理，變化的磁通穿過線圈時，就可以產生感應電動勢，由於磁通中同時穿過套在同一鐵芯上的兩組繞組，因此，在變壓器一次繞組中產生一個感應電勢E，在二次繞組兩端產生一個感應電勢E，如果變壓器一次繞組接通負載，就會在負載中有負載電流I流過，這樣變壓器就把從電源接受的電功率傳給負載，輸出電能，這就是變壓器的基本工作原理。
１.變壓器的空載狀態
如果變壓器只接通電源側，二次負載不接人電路，這時變壓器二次電流I=0,這種工作狀態就是變壓器的空載運行狀態。根據愣次定律，如果勵磁電流太小可忽略，則繞組的一次壓降IZ也可以忽略,這時變壓器一次側的感應電動勢E 和電源電壓可以認為大小相等、方向相反，就有以下電壓平衡關係：U=-E、U=E
由電磁感應定律可知，感應電勢的數值是決定於磁通的變化率的，因此有下列關係:
、
感應電勢按正弦規律變化的有效值等於其極大值除以√2，所以，有
變壓器的一次電壓與二次電壓之比叫做電壓比（簡稱變比），即
所以
因此，變壓器的變比是指在變壓器空載時一次電壓與二次電壓之比，也就是一次側繞組匝數與二次側繞組匝數之比。
2.變壓器的負載工作狀態
如果把變壓器二次迴路接通，在變壓器二次繞組端電壓的作用下，流過負載的電流I就是變壓器的負載電流，負載電流的大小取決於二次負載阻抗Z。
變壓器有了負載電流，就能使變壓器鐵芯中的磁通發生變化，負載電流I和變壓器二次繞組匝數N的乘積就是二次側磁勢，這個磁勢對鐵芯中的磁通的作用是去磁的，它減小主磁通，因而使一次繞組中感應電勢也相應減小，電源電壓U和感應電勢E有了差值，在這個差值電壓的作用下，使一次繞組中的電流I加大，這時一次繞組中電流不僅是勵磁電流，而增加了一部分為平衡二次去磁磁勢的電流I（二次負載電流轉換到變壓器一次側的電流值）來維持鐵芯中的主磁通保持不變，二次負載電流越大，電流I也越大，也就是一次電流I越大，因此，變壓器通過電磁原理把電源的電能量傳輸給負載。一般變壓器空載電流I只佔一次額定電流的2% - 10%，如果忽略勵磁電流時，變壓器就有磁勢平衡關係：IN=IN
其中,I包含有I和/I。
由此可知
所以說變壓器一次電流與二次電流之比等於二次匝數與一次匝數之比，也就是變比K的倒數。
3.變壓器的短路試驗
變壓器的另一種工作狀態是變壓器的短路工作狀態。當變壓器一次側接入額定電壓、二次側接入負載阻抗很小（接近於零）的負載，就是變壓器的短路工作狀態，例如，電焊機和電弧爐變壓器,這些變壓器的設計是按照短路工作狀態設計的。如果電力變壓器在正常負載狀態 運行過程中，二次負載阻抗突然變得很小甚至等於零，這種狀態叫做變壓器的突然短路，它是—種事故狀態。變壓器的突然短路，將要在一、二次繞組中產生比正常額定電流大得多的短路電流,短路電流的熱作用和電動力作用可以使變壓器發熱超過允許的數值,並且使變壓器遭到強大電動力而燒毀、損壞。因此，需要接人各種保護裝置，如熔斷器、繼電保護及溫度保護等，以保護變壓器不致由於短路而損壞。
為了進一步掌握變壓器短路時的情況，我們通過對變壓器的短路試驗取得一些必要的技術參數。變壓器短路試驗的接線如圖5-2（a）所示。
調節變壓器一次側電壓,使一次繞組中的電流I在二次繞組短路狀態時的數值等於一次側的額定電流時，所測量出的一次繞組中的端電壓，稱為短路電壓Usc
變壓器銘牌上的阻抗電壓，就是變壓器短路電壓與額定電壓比值的百分數，即
在實際工作中，變壓器短路電壓也稱做短路阻抗或阻抗電壓百分比,這是因為變壓器在二次側短路吋，一次側繞組中流過額定電流I時，在變壓器一次側繞組兩端的電壓降為
所以，把短路電壓除以額定電流，可以得出變壓器一次繞組的阻值，即
進行短路試驗時，功率表所測量的數值稱為銅損，通常是將測量數據換算到75℃時的數值，標於變壓器的銘牌上。