【正文】
繞組, Es=Vs。一次側(cè)空載電流很小,僅為滿載電流的百分之幾。因此原邊電壓很小,并且 Vp 的值近乎等于 Ep。原邊的電壓和它產(chǎn)生的磁通波形是正弦形的;因此鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)論文 4 產(chǎn)生電動(dòng)勢 Ep 和 Es 的值是做正弦變化的。產(chǎn)生電壓的平均值如下 Eavg = turns給 定 時(shí) 間 內(nèi) 磁 通 變 化 量給 定 時(shí) 間 即是法拉第定律在瞬時(shí)時(shí)間里的應(yīng)用。它遵循 Eavg = N 21/(2 )mf? = 4fNφm 其中 N 是指線圈的匝數(shù)。從交流電原理可知,有效值是 一個(gè)正弦波,其值為平均電壓的 倍;因此 E = 因?yàn)橐淮蝹?cè)繞組和二次側(cè)繞組的磁通相等,所以繞組中每匝的電壓也相同。因此 Ep = 并且 Es = 其中 Np 和 Es 是一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的匝數(shù)。一次側(cè)和二次側(cè)電壓增長的比率稱做變比。用字母 a 來表示這個(gè)比率,如下式 a = psEE = psNN 假設(shè)變壓器輸出電能等于其輸入電能 —— 這個(gè)假設(shè)適用于高效率的變壓 器。實(shí)際上我們是考慮一臺(tái)理想 狀態(tài)下的變壓器;這意味著它沒有任何損耗。因此 Pm = Pout 或者 VpIp primary PF = VsIs secondary PF 這里 PF 代表功率因素。在上面公式中一次側(cè)和二次側(cè)的功率因素是相等的;因此 VpIp = VsIs 從上式我們可以得知 psVV = psII ≌ psEE ≌ a 它表明端電壓比等于匝數(shù) 比,換句話說,一次側(cè)和二次側(cè)電流比與匝數(shù)比成反比。匝數(shù)比可以衡量二次側(cè)電壓相對于一次惻電壓是升高或者是降低。為了計(jì)算電壓,我們需要更多數(shù)據(jù)。 終端電壓的比率變化有些根據(jù) 負(fù) 載和它的功率因素。 實(shí)際 上 , 變比 從 標(biāo)識(shí)牌數(shù)據(jù) 獲得 , 列出在 滿載 情況下 原邊 和 副邊 電壓。 當(dāng)副邊電壓 Vs 相對于原邊電壓減小時(shí),這個(gè)變壓器就叫做降壓變壓器。如果這個(gè)電壓是升高的,它就是一個(gè)升壓變壓器。在一個(gè)降壓變壓器中傳輸變比 a 遠(yuǎn)大于 1(a),同樣的,一個(gè)升壓變壓器的變比小于 1(a)。當(dāng) a=1 時(shí),變壓器XXX: XF110KV 變電所設(shè)計(jì) 5 的二次側(cè)電壓 就等于起一次側(cè)電壓。這是一種特殊類型的變壓器,可被應(yīng)用于當(dāng)一次側(cè)和二次側(cè)需要相互絕緣以維持相同的電壓等級的狀況下。因此,我們把這種類型的變壓器稱為絕緣型變壓器。 顯然,鐵芯中的電磁通形成了連接原邊和副邊的回路。在第四部分我們會(huì)了解到當(dāng)變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次側(cè)繞組電流是如何隨著二次側(cè)負(fù)荷電流變化而變化的。 從電源側(cè)來看變壓器,其阻抗可認(rèn)為等于 Vp / Ip。從等式 psVV = psII ≌ psEE ≌ a 中我們可知 Vp = aVs 并且 Ip = Is/a。根據(jù) Vs 和 Is,可得 Vp 和 Ip 的比例是 ppVI = /ssaVIa = 2ssaVI 但是 Vs / Is 負(fù)荷阻抗 ZL,因此我們可以這樣表示 Zm (primary) = a2ZL 這個(gè)等式表明二次側(cè)連接的阻抗折算到電源側(cè),其值為原來的 a2 倍。我們把這種折算方式稱為負(fù)載阻抗向一次側(cè)的折算。這個(gè)公 式應(yīng)用于變壓器的阻抗匹配。 4. 有載情況下的變壓器 一次側(cè)電壓和二次側(cè)電壓有著相同的極性,一般習(xí)慣上用點(diǎn)記號表示。如果點(diǎn)號同在線圈的上端,就意味著它們的極性相同。因此當(dāng)二次側(cè)連接著一個(gè)負(fù)載時(shí),在瞬間就有一個(gè)負(fù)荷電流沿著這個(gè)方向產(chǎn)生。換句話說,極性的標(biāo)注可以表明當(dāng)電流流過兩側(cè)的線圈時(shí),線圈中的磁動(dòng)勢會(huì)增加。 因?yàn)槎蝹?cè)電壓的大小取決于鐵芯磁通大小 φ0,所以很顯然當(dāng)正常情況下負(fù)載電勢 Es 沒有變化時(shí),二次 電壓也不會(huì)有明顯的變化。當(dāng)變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí),將有電流 Is 流過二次側(cè),因?yàn)?Es 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相當(dāng) 于一個(gè)電壓源。二次側(cè)電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢 NsIs 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)勵(lì)磁。這個(gè)磁通的方向在任何一個(gè)時(shí)刻都和主磁通反向。當(dāng)然,這是楞次定律的體現(xiàn)。因此, NsIs 所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢會(huì)使主磁通 φ0減小。這意味著一次側(cè)線圈中的磁通減少,因而它的電壓 Ep 將會(huì)增大。感應(yīng)電壓的減小將使外施電壓和感應(yīng)電動(dòng)勢之間的差值更大,它將使初級線圈中流過更大的電流。初級線圈中的電流 Ip 的增大,意味著前面所說明的兩個(gè)條件都滿足:( 1)輸出功率將隨著輸出功率的增加而增加( 2)初級線圈中的磁動(dòng)勢將增加,以此來抵消二次側(cè)中的磁動(dòng)勢減小磁通的趨勢。 總的來說,變 壓器為了保持磁通是常數(shù),對磁通變化的響應(yīng)是瞬時(shí)的。更重要的是,在空載和滿載時(shí),主磁通 φ0的降落是很少的(一般在) 1 至 3%。其需要的條件是 E 降落很多來使電流 Ip 增加。 在一次側(cè),電流 Ip’在一次側(cè)流過以平衡 Is 產(chǎn)生的影響。它的磁動(dòng)勢 NpIp’只停鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)論文 6 留在一次側(cè)。因?yàn)殍F芯的磁通 φ0保持不變,變壓器空載時(shí)空載電流 I0必定會(huì)為其提供能量。故一次側(cè)電流 Ip 是電流 Ip’與 I0’的和。 因?yàn)榭蛰d電流相對較小,那么一次側(cè)的安匝數(shù)與二次側(cè)的安匝數(shù)相等的假設(shè)是成立的。因?yàn)樵谶@種狀況下鐵芯的磁通是恒定的。因此我們?nèi)耘f可以認(rèn)定空載電流 I0相對于滿載電流是極其小的。 當(dāng)一個(gè)電流流過二次側(cè)繞組,它的磁動(dòng)勢( NsIs)將產(chǎn)生一個(gè)磁通,于空載電流 I0產(chǎn)生的磁通 φ0不同,它只停留在二次側(cè)繞組中。因?yàn)檫@個(gè)磁通不流過一次側(cè)繞組,所以它不是一個(gè)公共磁通。 另外,流過一次側(cè)繞組的負(fù)載電流只在一次側(cè)繞組中產(chǎn)生磁通,這個(gè)磁通被稱為一次側(cè)的漏磁。二次側(cè)漏磁將使電壓增大以保持兩側(cè)電壓的平衡。一次側(cè)漏磁也一樣。因此,這兩個(gè)增大的電壓具有電壓降的性質(zhì),總稱為漏電抗電壓降。另外,兩側(cè)繞組同樣具有阻抗,這也將產(chǎn)生一個(gè)電阻壓降。把這些附加的電壓降也考慮在內(nèi),這樣一個(gè)實(shí)際的 變壓器的等值電路圖就完成了。由于分支勵(lì)磁體現(xiàn)在電流里,為了分析我們可以將它忽略。這就符我們前面計(jì)算中可以忽略空載電流的假設(shè)。這證明了它對我們分析變壓器時(shí)所產(chǎn)生的影響微乎其微。因?yàn)殡妷航蹬c負(fù)載電流成比例關(guān)系,這就意味著空載情況下一次側(cè)和二次側(cè)繞組的電壓降都為零。 譯自 科技英語 XXX: XF110KV 變電所設(shè)計(jì) 7 原文 TRANSFORMER 1. INTRODUCTION The highvoltage transmission was need for the case electrical power is to be provided at considerable distance from a generating station. At some point this high voltage must be reduced, because ultimately is must supply a load. The transformer makes it possible for various parts of a power system to operate at different voltage levels. In this paper we discuss power transformer principles and applications. 2. TOWWINDING TRANSFORMERS A transformer in its simplest form consists of two stationary coils coupled by a mutual magic flux. The coils are said to be mutually coupled because they link a mon flux. In power applications, laminated steel core transformers (to which this paper is restricted) are used. Transformers are efficient because the rotational losses normally associated with rotati