自耦變壓器——裝置、原理、優點和缺點

自耦變壓器的用途、裝置和工作原理

在某些情況下，需要在小範圍內改變電壓。最簡單的方法不是 雙繞組變壓器和稱為自耦變壓器的單繞組。如果轉換因數與 1 略有不同，則初級繞組和次級繞組中的電流幅值之間的差異將很小。如果將兩個線圈組合在一起會發生什麼？您將獲得自耦變壓器圖（圖 1）。

自耦變壓器屬於專用變壓器。自耦變壓器與變壓器的不同之處在於，它們的低壓繞組是高壓繞組的一部分，也就是說，這些繞組的電路不僅具有磁性，而且還具有電流連接。

根據自耦變壓器繞組的包含情況，電壓可能會升高或降低。

米。1 單相自耦變壓器方案：a-降壓，b-升壓。

如果將交流電壓源連接到 A 點和 X 點，則鐵芯中將出現交變磁通量。將在每個線圈匝中感應出相同大小的 EMF。顯然，在 a 點和 X 點之間存在的 EMF 等於一圈的 EMF 乘以 a 點和 X 點之間閉合的圈數。

如果在 a 點和 X 點的線圈上附加任何負載，則次級電流 I2 將通過線圈的一部分並位於 a 點和 X 點之間。但是由於初級電流通過相同的匝數 I1，因此這兩個電流將幾何相加，並且非常少量的電流將沿著截面 aX 流動，這取決於這些電流之間的差異。這允許繞組的一部分從小規格線切割以節省銅。如果我們認為這部分佔所有轉彎的大部分，那麼銅經濟非常引人注目。

因此，建議使用自耦變壓器來稍微降低或增加電壓，當在繞組部分設置減小的電流時，這是自耦變壓器的兩個電路共有的，這樣可以使用更細的線材並節省有色金屬金屬。同時，用於生產磁路的鋼材消耗減少，其橫截面小於變壓器的橫截面。

在電磁能量轉換器（變壓器）中，能量從一個線圈轉移到另一個線圈是通過磁場進行的，其能量集中在磁路中。在自耦變壓器中，能量通過磁場和初級繞組與次級繞組之間的電氣連接傳輸。

變壓器和自耦變壓器

當自耦變壓器的變壓比略有不同且大於 1.5 - 2 時，自耦變壓器可以成功地與雙繞組變壓器競爭。當變壓比高於 3 時，自耦變壓器是不合理的。

在結構上，自耦變壓器實際上與變壓器沒有區別。磁路的鐵芯上有兩個線圈。引線取自兩個繞組和一個公共點。大多數自耦變壓器部件在結構上與變壓器部件沒有區別。

實驗室自耦變壓器 (LATR)

自耦變壓器還用作低壓網絡中的低功率實驗室穩壓器 (LATR)。在此類自耦變壓器中，通過沿繞組匝數移動滑動觸點來執行電壓調節。

實驗室控制的單相自耦變壓器由用單層絕緣銅線包裹的環形鐵磁磁路組成（圖 2）。

該繞組製成幾個恆定抽頭，這使得這些設備可以用作具有一定恆定變壓比的降壓或升壓自耦變壓器。此外，在清除了絕緣層的線圈表面，有一條狹窄的路徑，電刷或滾輪的觸點沿著該路徑移動，以獲得從 0 到 250 V 的連續可調次級電壓。

當 LATR 中相鄰匝閉合時，不會發生匝閉合，因為自耦變壓器組合繞組中的線電流和負載電流彼此靠近且方向相反。

實驗室自耦變壓器的標稱功率為0.5； 1; 2; 5; 7.5 千伏安。

實驗室控制的單相自耦變壓器示意圖

實驗室自耦變壓器 (LATR)

三相自耦變壓器

除單相二繞組自耦變壓器外，還經常使用三相二繞組和三相三繞組自耦變壓器。

在三相自耦變壓器中，相通常連接成帶有尖中性點的星形（圖 3）。如果需要降低電壓，則將電能提供給端子 A、B、C 並從端子 a、b、s 抽出，並且電壓升高 — 反之亦然。它們在啟動大功率電機時用作降壓裝置，以及用於逐步調節端電壓。 加熱元件 電烤箱。

米。 3. 三相自耦變壓器繞組相星形接法，中性點去除方案

具有三個繞組的三相高壓變壓器也用於高壓電網中。

通常，高壓側的三相自耦變壓器與中性線呈星形連接。星形連接提供自耦變壓器絕緣設計的壓降。

自耦變壓器的使用提高了能源系統的效率，降低了能源傳輸成本，但會導致短路電流增加。

自耦變壓器的缺點

自耦變壓器的缺點是需要將兩個繞組絕緣以獲得更高的電壓，因為繞組是電連接的。

自耦變壓器的一個顯著缺點是初級和次級電路之間的電流連接，這不允許它們在電壓降至 0.38 kV 時用作 6-10 kV 網絡中的饋線，因為 380 V 供應給設備人們工作。

如果由於自耦變壓器繞組之間存在電氣連接而發生故障，則可以將較高電壓施加到較低的繞組。在這種情況下，操作裝置的所有部分都將連接到高壓部分，出於維護安全和破壞所連接電氣設備導電部分絕緣的可能性，這是不允許的。

高壓自耦變壓器