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MC-A4 · 实变压器等效电路

实变压器与等效电路

实际变压器会偏离理想。按这偏离落在电路何处来归类,等效电路便浮现。先确定励磁支路是串联还是并联分路。

励磁支路落在电路何处

即使二次开路的无负载下,一次仍流过小小的励磁电流。要让它流动,必须与电源构成闭合回路。把励磁支路放到三个位置,找出无负载电流能像现实那样流动的那一处。

点击切换励磁支路位置。无负载 = 二次开路。
无负载(二次开路)一次电流
I₁ = 0 A
把励磁支路放在与负载串联处,二次开路时没有闭合回路,一次电流为0。这与实际变压器的励磁电流正相矛盾。
不吻合

磁通并非100%共享

理想模型认为两线圈完全共享同一磁通,但实际有部分磁通经空气、油路漏出,只与一个线圈交链。这漏磁与负载电流成正比,故表现为负载电流流过、压降于其上的串联漏抗 X。绕组导线的电阻 R 也加在同一串联位置。

观察Z₁ = R₁ + jX₁
绕组电阻在串联,负载电流流过。
选择X₁ → ?
漏抗与负载电流成正比,在串联。

磁化铁心要耗励磁电流

建立磁通需要电流,交变磁通还会通过磁滞与涡流损耗加热铁心。两者只要加上电压、无负载也流动,故置于一次端子上的并联分路。铁损为电导 Gc,磁化为电纳 Bm,合为励磁导纳 Y0 = Gc - jBm。

填空Y₀ → ?
励磁导纳挂在电压上,是分路。

把二次折算到一次,合为一个电路

用匝数比 a 把二次阻抗折算为 a²Z2,串联支路便合并为 Req = R1 + a²R2、Xeq = X1 + a²X2。励磁导纳通常很小,故把它移到输入端的近似等效电路可简化计算。串联支路负责铜损与压降,分路支路负责铁损与无负载电流。

自己来Req = R?
把二次按 a² 折算并合并串联支路。

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无负载电流像现实那样流动的位置只有分路。把励磁支路放在串联,二次一开路回路就断、电流归零;放成分路则与电源构成闭合回路,留下小小的励磁电流。按位置归类非理想性,结果正是等效电路。负载电流流过的绕组电阻、漏抗在串联;挂在电压上、无负载也漏的铁损与磁化在分路。

实变压器等效电路:在理想变压器 a:1 上,加负载电流流过的串联支路 (R1 + a²R2) + j(X1 + a²X2),以及挂在电压上的分路励磁支路 Y0 = Gc - jBm。串联支路负责铜损与压降,分路负责铁损与无负载电流
握住这个等效电路后

等效电路把变压器性能化为数字。串联支路的铜损与分路支路的铁损决定效率,串联阻抗的压降决定电压调整率。下一单元由这两种损耗直接算出最大效率条件与电压调整率(MC-A5)。同样的串联—分路之分,在旋转电机的等效电路里照样重演。