4.6.1  两绕组电抗器

4.6.1 两绕组电抗器

在同一铁心上制作两个绕组的电抗器如图4.23a所示。两个绕组分别称为一次绕组和二次绕组,这些绕组的匝数为N1N2。假设完全磁耦合[13],铁心平均截面积为A,平均磁路长度为l,磁导率为μ,根据式(4.38),当施加电压e1时电流i1流动且持续增加,从而产生磁动势(electromagnetic motive force,单位为AT[14]N1i1,在铁心内部形成磁通Φ(铁心内全磁通)。在电流和磁通间有N1Φ=L1i1(总交链磁通量)的关系成立,其中L1是绕组的电感。随着磁通的变化,在一次绕组的端子上会感应出式(4.38)所示的电压e1,该式表示法拉第电磁感应定律。

图示

图4.23 两绕组电抗器的构成及其等效电路

图示(https://www.daowen.com)

磁通Φ由电流i1产生,为了和其他电流区别,也可称其为励磁电流im[15]e1×i1的积作为功率注入到电抗器中,在电抗器中磁通Φ所积蓄的电磁能量W如式(4.39)所示。因此,电抗器是电磁能量的储存元件,在电抗器中的电流增加或减少时伴随着能量的增加或减少,这些动作过程也被称为蓄势或释势(参考3.4.2节)。一般来说,电抗器电流的阶跃变化会引起瞬间无限大能量的增减,但实际上这是不可能的。

图示

在磁通变化的场合,绕在相同铁心上的二次绕组也会感应出电压e2,即

图示

带有两个绕组的电抗器等效回路如图4.23b所示,根据绕组的卷绕方法,图4.23b中的黑点•表示一次和二次绕组产生的电压和电流的极性,它与图4.23a中的绕组黑点相对应,表示同名端。带有两个绕组的电抗器可以作为两绕组电抗器或者作为变压器使用。