自耦变压器——装置、原理、优点和缺点

自耦变压器的用途、装置和工作原理

在某些情况下，需要在小范围内改变电压。最简单的方法不是 双绕组变压器和称为自耦变压器的单绕组。如果转换因数与 1 略有不同，则初级和次级绕组中的电流幅值之间的差异将很小。如果将两个线圈组合在一起会发生什么？您将获得自耦变压器图（图 1）。

自耦变压器属于专用变压器。自耦变压器与变压器的不同之处在于，它们的低压绕组是高压绕组的一部分，也就是说，这些绕组的电路不仅具有磁性，而且还具有电流连接。

根据自耦变压器绕组的包含情况，电压可能会升高或降低。

米。1 单相自耦变压器方案：a-降压，b-升压。

如果将交流电压源连接到 A 点和 X 点，则铁芯中将出现交变磁通量。将在每个线圈匝中感应出相同大小的 EMF。显然，a 点和 X 点之间的电动势等于一圈的电动势乘以 a 点和 X 点之间闭合的圈数。

如果在 a 点和 X 点的线圈上附加任何负载，则次级电流 I2 将通过线圈的一部分并位于 a 点和 X 点之间。但是由于初级电流通过相同的匝数 I1，因此这两个电流将几何相加，并且非常少量的电流将沿着截面 aX 流动，由这些电流之间的差异决定。这允许绕组的一部分从小规格线切割以节省铜。如果我们认为这部分占所有转弯的大部分，那么铜经济非常引人注目。

因此，建议使用自耦变压器来稍微降低或增加电压，当在绕组部分设置减小的电流时，这是自耦变压器的两个电路共有的，这样可以使用更细的线材并节省有色金属金属。同时，用于生产磁路的钢材消耗减少，其横截面小于变压器的横截面。

在电磁能量转换器（变压器）中，能量从一个线圈转移到另一个线圈是通过磁场进行的，其能量集中在磁路中。在自耦变压器中，能量通过磁场和初级绕组与次级绕组之间的电气连接传输。

变压器和自耦变压器

当自耦变压器的变压比略有不同且大于 1.5 - 2 时，自耦变压器成功地与双绕组变压器竞争。当变压比高于 3 时，自耦变压器是不合理的。

在结构上，自耦变压器实际上与变压器没有区别。磁路的铁芯上有两个线圈。引线取自两个绕组和一个公共点。大多数自耦变压器部件在结构上与变压器部件没有区别。

实验室自耦变压器 (LATR)

自耦变压器还用作低压网络中的低功率实验室稳压器 (LATR)。在这种自耦变压器中，电压调节是通过沿绕组匝数移动滑动触点来实现的。

实验室控制的单相自耦变压器由用单层绝缘铜线包裹的环形铁磁磁路组成（图 2）。

该绕组制成几个恒定抽头，这使得这些设备可以用作具有一定恒定变压比的降压或升压自耦变压器。此外，在清除了绝缘层的线圈表面，有一条狭窄的路径，电刷或滚轮的触点沿着该路径移动，以获得从零到 250 V 的连续可调次级电压。

当 LATR 中相邻匝闭合时，不会发生匝闭合，因为自耦变压器组合绕组中的线电流和负载电流彼此靠近且方向相反。

实验室自耦变压器的标称功率为0.5； 1; 2; 5; 7.5 千伏安。

实验室控制的单相自耦变压器示意图

实验室自耦变压器 (LATR)

三相自耦变压器

除单相二绕组自耦变压器外，还经常使用三相二绕组和三相三绕组自耦变压器。

在三相自耦变压器中，相通常连接成带有尖中性点的星形（图 3）。如果需要降低电压，则将电能提供给端子 A、B、C 并从端子 a、b、s 抽出，并且电压升高 — 反之亦然。它们在启动大功率电机时用作降压装置，以及用于逐步调节端电压。 加热元件 电烤箱。

米。 3. 三相自耦变压器绕组相星形接法，中性点去除方案

具有三个绕组的三相高压变压器也用于高压电网中。

通常，高压侧的三相自耦变压器与中性线呈星形连接。星形连接提供自耦变压器绝缘设计的压降。

自耦变压器的使用提高了能源系统的效率，降低了能源传输成本，但会导致短路电流增加。

自耦变压器的缺点

自耦变压器的缺点是需要将两个绕组绝缘以获得更高的电压，因为绕组是电连接的。

自耦变压器的一个显着缺点是初级和次级电路之间的电流连接，这不允许它们在电压降至 0.38 kV 时用作 6-10 kV 网络中的馈线，因为 380 V 供应给设备人们工作。

如果由于自耦变压器绕组之间存在电气连接而发生故障，则可以将较高电压施加到较低的绕组。在这种情况下，操作装置的所有部分都将连接到高压部分，出于维护安全和破坏所连接电气设备导电部分绝缘的可能性，这是不允许的。

高压自耦变压器