什么是自耦变压器?


自耦变压器是一种单绕组变压器,其中一部分绕组同时作为初级绕组和次级绕组。

自耦变压器只有一个连续绕组,在初级绕组和次级绕组之间有一个分接点。可以通过调节分接点来获得所需的输出电压,因此这是自耦变压器的一个明显的优势。自耦变压器的主要缺点是次级绕组与初级绕组没有电气隔离。

自耦变压器理论

情况 1 – 自耦变压器空载

空载自耦变压器(降压和升压)的连接图如图所示。其中,绕组'ab'称为初级绕组,有N1匝;绕组'bc'称为次级绕组,有N2匝。

这里可以注意到,初级绕组和次级绕组在磁上和电上都是连接的。因此,初级绕组的功率通过磁和导电的方式传递到次级绕组。

情况 2 – 自耦变压器负载

当负载连接到自耦变压器的次级侧时,则认为它处于负载状态。该图显示了负载自耦变压器(降压和升压)的电路图。

其中,电流I1是初级输入电流,电流I2是次级输出电流或负载电流。初级和次级绕组公共部分的电流是电流I1和I2的差值,无论自耦变压器是降压还是升压。

对于降压自耦变压器,电流I2 > I1,因此公共部分的电流为

$$\mathrm{公共部分电流 = 𝐼_{2} − 𝐼_{1}}$$

对于升压自耦变压器,电流I2 < I1,因此公共部分的电流为

$$\mathrm{公共部分电流 = 𝐼_{1} − 𝐼_{2}}$$

自耦变压器的优点

自耦变压器的优点如下:

  • 与普通的双绕组变压器相比,自耦变压器的铁损和铜损较小,因此效率更高。

  • 与双绕组变压器相比,自耦变压器所需的导体材料更少。

  • 由于电阻和漏感压降减少,因此具有更好的电压调节。

  • 它体积更小,比双绕组变压器更便宜。

  • 它需要较小的励磁电流。

  • 自耦变压器可以产生可变的输出电压。

自耦变压器的缺点

自耦变压器的缺点如下:

  • 初级侧和次级侧之间存在直接连接。如果绕组公共部分bc发生断路,则整个初级电压将施加到次级侧的负载上。这可能会损坏连接到次级侧的设备。

  • 与双绕组变压器相比,自耦变压器的内部阻抗降低,导致短路电流更大。

  • 自耦变压器没有电气隔离,因此不能用于电气隔离两个电路。

自耦变压器的应用

自耦变压器主要用于以下应用:

  • 自耦变压器用于提高供电电压,以补偿配电系统中的电压降。

  • 自耦变压器用于连接不同电压等级的电力系统。

  • 带分接头的自耦变压器用于启动感应电动机和同步电动机。

  • 自耦变压器用作变压器(可变交流电),在需要宽范围连续可变电压的情况下使用。

更新于:2021年8月14日

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