1、1 毕业设计（论文）外文文献译文 负载运行的变压器 通过选择合适的匝数比，一次侧输入电压 1V 可任意转换成所希望的二次侧开路电压 2E 。 2E 可用于产生负载电流，该电流的幅值和功率因数将由而次侧电路的阻抗决定。现在，我们要讨论一种滞后功率因数。二次侧电流及其总安匝 22NI 将影响磁通，有一种对铁芯产生去磁、减小 m 和 1E 的趋向。因为一次侧漏阻抗压降如此之小，所以 1E 的微小变化都将导致一次侧电流增加很大，从 0I 增大至一个新值 ijXREVI 1111 / 。增加的一次侧电流和磁势近似平衡了全部二次侧磁势。这样的话，互感磁通只经历很小的变化，并且实际上只需要与空载时相同的净磁
2、势 10NI 。一次侧总磁势增加了 22NI ，它是平衡同量的二次侧磁势所必需的。在向量方程中， 102211 NININI ，上式也可变换成 221011 NININI 。满载时，电流 0I 只约占满载电流的 5%，因而 1I 近似等于122 / NNI 。记住 2121 / NNEE ，近似等于 11IE 的输入容量也就近似等于输出容量 22IE 。 一次侧电流已增大，随之与之成正比的一次侧漏磁通也增大。交链一次绕组的总磁通111 mp没有变化，这是因为总反电动势 dtdNE /111 仍然与 1V 相等且反向。然而此时却存在磁通的重新分配，由于 1 随 1I 的增加而增加，互感磁通分量已
3、经减小。尽管变化很小，但是如果没有互感磁通和电动势的变化来允许一次侧电流变化 ，那么二次侧的需求就无法满足。交链二次绕组的净磁通 s 由于 2I 产生的二次侧漏磁通（其与 m 反相）的建立而被进一步削弱。尽管图中 m 和 2 是分开表示的，但它们在铁芯中是一个合成量，该合成量在图示中的瞬时是向下 的 。 这 样 ， 二 次 侧 端 电 压 降 至 dtdNV S /22 ， 它 可 被 看 成 两 个 分 量 ， 即dtdNdtdNV m / 2222 ，或者向量形式 222 IjXEV 。与一次侧漏磁通一样， 2 的作用也用一个大体为常数的漏电感 222222 / NiN 来表征。要注意的是
4、，由于它对互感磁通的作用，一次侧漏磁通对于二次侧端电压的变化产生部分影响。这两种漏磁通，紧密相关；例如， 2对 m 的去磁作用引起了一次侧的变化，从而导致了一次 侧漏磁通的产生。 如果我们讨论一个足够低的超前功率因数，二次侧总磁通和互感磁通都会增加，从而使得二次侧端电压随负载增加而升高。在空载情形下，如果忽略电阻，p幅值大小不变，因为它仍提供一个等于 1V 的反总电动势。尽管现在p是一次侧和二次侧磁势的共同作用产生的，但它实际上与11 相同。互感磁通必须仍随负载变化而变化以改变 1E ，从而产生更大的一次侧电流。此时 1E 的幅值已经增大，但由于 1E 与 1V 是向量合成，因此一次侧电流仍然
5、是增大的。 从上述图中，还应得出两点：首先，为方便起见已假设匝数比为 1，这样可使 21 EE 。其次，如果横轴像通常取的话，那么向量图是以 0m 为零时 间参数的，图中各物理量时间方向并不是该瞬时的。在周期性交变中，有一次侧漏磁通为零的瞬时，也有二次侧漏磁通为零的瞬时，还有它们处于同一方向的瞬时。 已经推出的变压器二次侧绕组端开路的等效电路，通过加上二次侧电阻和漏抗便可很容易扩展成二次侧负载时的等效电路。 实际中所有的变压器的匝数比都不等于 1，尽管有时使其为 1 也是为了使一个电路与另一个在相同电压下运行的电路实现电气隔离。为了分析 21 NN 时的情况，二次侧的反应得从一次侧来看，这种反
6、应只有通过由二次侧的磁势产生磁场力来反应。 我们从一次侧无法判断是 2I 大， 2N 小，还是 2I 小， 2N 大，正是电流和匝数的乘积在产生作用。因此，二次侧绕组可用任意个在一次侧产生2 相同匝数 1N 的等效绕组是方便的。 当 2N 变换成 1N ，由于电动势与匝数成正比，所以 2212 )/( ENNE ，与 1E 相等。 对于电流，由于对一次侧作用的安匝数必须保持不变，因此 221222 NININI ，即2122 )/( INNI 。 对于阻抗，由于二次侧电压 V 变成 VNN )/( 21 ，电流 I 变为 INN )/( 12 ，因此阻抗值，包括负载阻抗必然变为 IVNNIV
7、/)/(/ 221 。因此， 22212 )/( RNNR ， 22212 )/( XNNX 。 如果将一次侧匝数作为参考匝数，那么这种过程称为往一次侧的折算。 我们可以用一些方法来验证上述折算过程是否正确。 例如，折算后的二次绕组的铜耗必须与原二次绕组铜耗相等，否则一次侧提供给其损耗的功率就变了。 222 RI 必须等于 222RI ，而 ）222122122 /()/( NNRNNI 事实上确实简化成了 222RI 。 类似地，与 222XI 成比例的漏磁场的磁场储能 )2/1( 2LI ，求出后验证与 22 XI 成正比。折算后的二次侧 2212221222 )/()/( IENNINN
8、EIEk V A 。 尽管看起来似乎不可理解，事实上这种论点是可靠的。实际上，如果我们将实际的二次绕组当真从铁芯上移开，并用一个参数设计成 1N ， 2R ， 2X ， 2I 的等效绕组和负载电路替换，在正常电网频率运行时，从一次侧两端无法判断二次侧的磁势、所需容量及铜耗与前有何差别。 在选择折算基准时，无非是将一次侧与折算后的二次侧匝数设为相等，除此之外再没有什么更要紧的了。但有时将一次侧折算到二次侧倒是方便的，在这种情况下，如果所有下标“ 1”的量都变换成了下标“ 2”的量，那么很容易得到必需的折算系数，例如。值得注意的是，对于一台实际的变压器， 21 RR ， 21 XX ；同样地 12
9、 RR ， 12 XX 。 21 NN 的通常情形时的等效电路，它除了为了考虑铁耗而引入了 mr ，且为了将 2V 折算回 2V而在二次侧两端引入了一理想的无损耗转换外，其他方面是一样的。在运用这种理想转换之前，内部电压和功 率损耗已进行了计算。当在电路中选择了适当的参数时，在一、二次侧两端测得的变压器运行情况与在该电路相应端所测得的请况是完全一致的。将 1N 线圈和 2N 线圈并排放置在一个铁芯的两边，这一点与实际情况之间的差别仅仅是为了方便。当然，就变压器本身来说，两线圈是绕在同一铁芯柱上的。 如果将激磁支路移至一次绕组端口，引起的误差很小，但一些不合理的现象又会发生。例如，流过一次侧阻抗
10、的电流不再是整个一次侧电流。由于 0I 通常只是 1I 的很小一部分，所有误差相当小。对一个具体问题可否允许有细微差别的回答取决于是否允许这种误差的存在。对于这种简化电路，一次侧和折算后二次侧阻抗可相加，得 221211 )/(Re NNRR 和 221211 )/( NNXXXe 需要指出的是，在此得到的等效电路仅仅适用于电网频率下的正常运行；一旦电压变化率产生相当大的电容电流 dtCdVIc / 时必须考虑电容效应。这对于高电压和频率超过 100Hz 的情形是很重要的。其次，即使是对于电网频率也并非唯一可行的等效电路。另一种形式是将变压器看成一个三端或四端网络，这样便产生一个准确的表达，它对于那些把所有装置看成是具有某种传递性能的电路元件的工程师来说是方便的。以此为分析基础的电路会拥有一个既产生电压大小的变化，也产生相位移的匝比，其阻抗也会与绕组的阻抗不同。这种电路无法解释变压器内类似饱和效应等现象。 等效电路有两个入端口形式： （ a） 从一次侧看为一个 U形电路，其折合后的负载阻抗的端电压为 2V ； （ b） 从二次侧看为一其值为 1V ，且伴有由 1Re 和 1Xe 引起内压降的恒压源。在这种电路中有时可省略激磁支路，这样电路简化为一台产生恒值电压 1E （实际上等于 1V ）并带有阻抗 jXR
