端电压上升，在瞬间完成上述过程，然后处于稳定状态。
[0234] 在稳定状态下，初级绕组的端电压和次级绕组的端电压保持不变。
[0235] 下面说明在稳定状态下，初级绕组中的电流和次级绕组中的电流的相互关系。
[0236] 因为次级绕组的端电压
[0237] 故可设次级绕组中的电流为?
[0238] 其中i2。为次级绕组中的电流峰值，单位为安培。
[0239] 设该电流i2(t)在铁芯中产生的磁感应强度为B2(t);
[0241] 根据法拉第定律，该磁感应强度B2 (t)在铁芯中通过时，在铁芯周围感应出交变电 场，使绕组两端有一个感应电动势。该磁感应强度B2(t)在次级绕组中产生的感应电动势为 自感电动势，在初级绕组中产生的感应电动势为互感电动势。并且该磁感应强度B2(t)在 任何绕组上感应出的电动势具有相同的角频率和初始相位。
[0242] 设该电流i2(t)产生的磁感应强度B2(t)在初级绕组上的感应电动势为e 21(t); 则：
[0244] 即次级绕组中的电流i2(t)对初级绕组的互感电动势e21(t)，在经过一个周期 (2 31)的落后后，与初级绕组的端电压具有相同的相位，叠加到初级绕组的端电压上，使初 级绕组中的端电压升高。由于升高的电压与初级绕组的端电压同相位，故因为该电压的升 高而在初级绕组中增加的电流^⑴与初级绕组中的励磁ijt)具有相同的相位。（见图 11) 〇
[0245] 由于互感电动势e21(t)的原因，初级绕组中的电流要增加。
[0246] 由于初级绕组的端电压增加值为：
[0247] 由于初级绕组的自感系数为
[0248] 设初级绕组中增加的电流为
[0249] 其中Π0为初级绕组中增加的电流的峰值，单位为安培。
[0255]
;说明初级绕组中增加的电流的峰值h。与次级绕组中的电流的峰值i 2。 之比与两个绕组的匝数成反比。
[0258] 说明传统变压器，初级绕组中增加的电流ijt)与次级绕组中的电流i2(t)的相位 差为π，初级绕组中增加的电流的峰值与次级绕组中的电流的峰值之比与两个绕组的匝数 成反比。
[0259] 故初级绕组中通过的电流的增加值为
[0260] 或者简单地，由于在次级绕组中有电流通过以后，初级绕组和次级绕组的端电压 保持不变，说明次级绕组中的电流i2(t)和初级绕组中增加的电流ijt)在铁芯中产生的磁 感应强度大小相等，方向相反，即有：
[0261] 设初级绕组中增加的电流为
[0262] 初级绕组中增加的电流为idt)在铁芯中产生的磁感应强度队⑴；
[0269] 以次级绕组上的感应电动势e2(t)的相位为基准，图13为h (t)的相位超前感应 电动势e2(t)相位^"，及:^⑴的相位落后感应电动#e2(t)相位3的相对关系示意图。其 中Bjt)与ijt)同相位，B2(t)与i2(t)同相位。
[0270] 设次级绕组中的电流i2(t)产生的磁感应强度B2(t)对次级绕组上的自感电动势 为 e22(t);则：
[0272] 因为初级绕组中增加的电流idt)在铁芯中产生的磁感应强度队⑴为：
[0274] 设初级绕组中增加的电流ijt)产生的磁感应强度Bjt)，对次级绕组上的互感电 动势为e12(t);贝丨J :
[0276] 故有：e22(t)+e12(t) = 0 即：
[0277] 说明在传统变压器理想状态下，次级绕组中的电流i2(t)对次级绕组的感应等于 初级绕组中增加的电流ii(t)对次级绕组的感应，保持次级绕组的端电压不变。
[0278] 由于次级绕组的端电压在其断开状态和它构成回路有电流通过时是一样的，说明 次级绕组中的电流和初级绕组中增加的电流，在理想变压器铁芯中产生的磁感应强度是大 小相等，方向相反，对铁芯中的绕组的感应是相互抵消的，使绕组的端电压不发生变化。假 设铁芯中有一个检测绕组（图11中未画出），则当次级绕组处于断开时，仅在初级绕组中有 励磁电流通过时，检测绕组检测到的状态，与次级绕组构成回路时，并随着负载的变化，电 流发生变化时，检测绕组检测到的状态是一样的。
[0279] 当次级绕组有电流通过时，该电流在铁芯中产生磁感应强度，该磁感应强度改变 了铁芯中原有的励磁电流ijt)建立的磁感应强度wa)，然后初级绕组中的电流发生变 化，其结果是维持了原励磁电流ijt)在铁芯中建立的磁感应强度Bjt)保持不变状态。
[0280] 根据初级绕组的端电压保持不变的条件，得到次级绕组中的电流峰值和初级绕组 中电流的增加值的峰值得关系即
：根据这个关系，证明了初级绕组中增加的电 流对次级绕组的感应和次级绕组中的电流对次级绕组的感应的和为零，次级绕组的端电压 保持不变的事实。
[0281] 在初级绕组中的电流为LaKiJt)，由于初级绕组的感抗非常大，说明理想 变压器的励磁电流％α)非常小。所以在初级绕组中ijt)远大于％α)，故可认为 ijt)~iJO+iJt)。贝lj由于：
[0282] Ui (t) = u10X cos ( ω t)
[0285] 设初级绕组的的输入功率为Pin :
[0287] 设次级绕组的的输出功率为Pout :
[0290]所以：Pin = Pout ;
[0293] 由于
：在一个完整时间周期里，对时间t的积分为零，同时
[0294] 故：Pin及Pout为无功功率。
[0295] 因为传统变压器为理想状态，所以输入功率和输出功率均为无功功率。
[0296] 根据电磁感应原理，传统变压器在理想状态下，在初级绕组的励磁电流的作用下， 在次级绕组上有一个感应电动势，当次级绕组与负载构成回路时，在次级绕组中有电流通 过，该电流对初级绕组进行感应，使初级绕组中的电流增加，使初级绕组的输入功率等于次 级绕组的输出功率。完成功率从初级绕组向次级绕组的转移的过程。
[0297] 以上【背景技术】的有关内容可参见赵凯华陈熙谋《电磁学》（第三版）高等教育出版 社。 【
【发明内容】
】
[0298] 本发明是在传统变压器的基础上，在铁芯上增加一个辅助次级绕组，该辅助次级 绕组与一个电容构成回路。在该回路中，电容的阻抗大于辅助次级绕组的感抗，使该回路具 有电容性，即电流的相位超前总电压的相位。
[0299] 图14为一种新型变压器的原理性结构图。除了在铁芯上增加一个辅助次级绕组， 辅助次级绕组与一个电容构成回路外。其它部分与传统变压器一样。传统变压器一般由一 个铁芯和绕在它的上面的2个绕组组成，其中连接到供电电源，用于输入的为初级绕组，连 接到负载用于输出的为次级绕组。
[0300] 为了便于说明，假定一种新型变压器是一个理想变压器，即；
[0301] (1)没有漏磁，即通过铁芯中任何一个绕组中的任何一匝绕组的的磁通量是一样 的。
[0302] (2)三个绕组中电阻都很小，欧姆电阻的电压损耗和焦耳发热损耗可忽略不计。
[0303] (3)铁芯中没有铁损，即忽略铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗。
[0304] (4)初级绕组、次级绕组和辅助次级绕组的感抗非常大。
[0305] 假定：
[0306] 铁芯中的磁路长度为In，单位为米；
[0307] 铁芯的横截面积为Sn，单位为平方米；
[0308] 初级绕组的匝数为Nn1;
[0309] 次级绕组的匝数为Nn2;
[0310] 辅助次级绕组的匝数为Nn3;
[0311] 则：初级绕组的自感系数
单位为亨利；
[0312] 贝1J :次级绕组的自感系数
尊位为亨利；
[0313] 则：辅助次级绕组的自感系I
|单位为亨利；
[0314] 其中μ。为真空中的磁导率，μ。= 4 π X 1〇冲位为牛顿八安培）2。
[0315] μ为铁芯的相对磁导率，定义为线圈在铁芯中的自感系数和线圈在真空中的自感 系数之比，即
，无量纲。
[0316] 假定辅助次级绕组处于断开状态，则一种新型变压器与传统变压器没有区别。
[0317] 假定对初级绕组的供电电源e(t) = e(]C〇s(c〇t)，则初级绕组的端电压为；
[0318] ujt) = u10cos(〇t);其中e0= u 10;u 10为电压的峰值，单位为伏特。
[0319] 由于初级绕组为电感性元件，其欧姆电阻可忽略不计，故初级绕组构成回路时，通 过的电流的相位落后初级绕组的端电压的相位为f。
[0320] 假定次级绕组和辅助次级绕组处于断开状态，故称该初级绕组中的电流为励磁电 流i0⑴；
[0322] 其4
为初级绕组中的电流峰值，单位为安培。
[0323] 设电流ijt)通过初级绕组时，在铁芯产生磁感应强度&1。(〇 ;
[0325] Bn。⑴与电流i。⑴具有相同的角频率和初始相位。
[0326] 该磁感应强度Bn。(t)，在铁芯周围产生感应电场，使各个绕组的两端产生交变电 动势，所有绕组中的交变电动势具有相同的角频率和初始相位。
[0327] 设该电流ijt)产生的磁感应强度Bnjt)在初级绕组上的感应电动势为ejt);
[0329] 则：ujt) = u1Qcos(c〇t) = _eQ(t) ;eQ(t)的相位落后 ujt)的相位 Jr ;eQ(t)的相 位落后i〇(t)的相位y。
[0330] 设该电流ijt)产生的磁感应强度Bnjt)在次级绕组上的感应电动势为e2(t);
[0332] 设1!2(〇为次级绕组的端电压，由于次级绕组处于断开状态；
[0334] 次级绕组的端电压落后初级绕组的端电压，相位差为π。初级绕组的端电压的峰 值与次级绕组的端电压的峰值之比等于初级绕组的匝数与次级绕组的匝数之比。
[0335] 设该电流ijt)产生的磁感应强度Bnjt)在辅助次级绕组上的感应电动势为 e3(t)；
[0337] 设1!3(〇为辅助次级绕组的端电压，由于辅助次级绕组处于断开状态；
[0339] 辅助次级绕组的端电压落后初级绕组的端电压，相位差为π。辅助初级绕组的端 电压的峰值与初级绕组的端电压的峰值之比等于辅助次级绕组的匝数与初级绕组的匝数 之比。
[0340] 同时eQ(t)、e2(t)和e3(t)具有相同的角频率和初始相位。
[0341] 然后把次级绕组与一般性负载构成回路而辅助次级绕组处于断开状态，在 次级绕组中有电流通过，电流的相位落后总电压（即感应电动势4(0)的相位为
，其中c〇Ln2为次级绕组的感抗，R为负载的电阻，coLnjPR的单位为欧 姆；为了便于说明，假定次级绕组的感抗非常大，次级绕组的内阻可忽略不计，电流的相位 落后总电压（即感应电动势e2(t))的相位为故可设：
[0342] 次级绕组中的电流为
[0343] 其