自耦变压器工作原理及其应用特点

众所周知，变压器包括两个绕组，这些绕组的主要功能是将电压电平更改为所需的电平。双绕组变压器包括两个独立耦合的磁线圈，它们之间没有电连接。

在本文中，小编将讨论通过单个线圈改变电压电平的变压器——自耦变压器。因为使用自耦变压器也可以非常有效地通过单个线圈转换电压电平，所以可以通过带有适当编带的单线圈变压器将电压电平从400V降到200V。

自耦变压器的概念

具有单绕组的变压器称为自耦变压器。“自耦”一词取自希腊语，意思是单线圈单独工作。自耦变压器的工作原理类似于两个绕组变压器，但唯一的区别是，该变压器中的单绕组部分将在绕组的两侧工作，如初级和次级。而在普通变压器中，它包括两个不相互连接的独立绕组。自耦变压器图如下所示。

自耦变压器结构

众所周知，变压器包括两个绕组，即初级和次级，它们磁性连接但电气绝缘。但是在自耦变压器中，像两个绕组一样使用单个绕组。

基于结构的自耦变压器有两种类型，在其中一种类型的变压器中，有连续绕组，抽头在由所需次级电压确定的方便点处引出。然而，在另一种类型的自耦变压器中，有两个或多个不同的线圈电连接以形成连续绕组。自耦变压器的结构如下图所示。

如上图所示，初级绕组AB取自“C”处的分接头，因此CB充当次级绕组。电源电压加在AB上，负载连接在CB上。这里，接线可以是固定的或可变的。当在AB上施加交流电压V1时，在铁芯中产生交变磁通，结果在绕组AB中感应出电动势E1。该感应电动势的一部分被吸收到次级电路中。

在上图中，绕组表示为“AB”，而总匝数“N1”被视为初级绕组。在上述绕组中，从“C”点开始分接，“BC”部分可以视为次级绕组。假设点B&C之间的圈数为“N2”。如果在绕组AC上施加电压“V1”，则绕组内每匝的电压将为V1/N1。

因此，绕组BC部分的电压为(V1/N1)*N2，根据上述结构，此BC绕组的电压为“V2”。

所以，(V1/N1)*N2 =V2

V2/V1 = N2/N1 = K

当AB绕组中的BC部分可以认为是次级的。所以“K”是一个常数值，它只不过是变压器中电压或匝数的比值。

每当负载连接在BC端子之间时，像“I2”这样的负载电流就会开始流动，次级绕组内的电流流动将是电流“I1&I2”的主要区别。

铜储蓄量计算

在自耦变压器中，可以讨论与普通两绕组变压器相比的铜节省量。在上述绕组中，铜的重量主要取决于其长度以及横截面积。

同样，绕组内导体的长度可以与数量成正比，匝数和截面积随额定电流的变化而变化。所以绕组内的铜重量可以与无的乘积成正比，匝数和绕组的额定电流。

因此，交流部分的铜重量与I1 (N1-N2) 成正比。同样，BC部分的铜重量与 N2 (I2-I1) 成正比。

所以，该变压器绕组内的整个铜重量正比于 = I1 (N1-N2) + N2 (I2-I1) = I1N1-I1N2 + I2N2-N2I1 = I1N1+I2N2-2I1N2。

根据条件，N1I1=N2I2，即有：

= I1N1+I1N1-2I1N2 = 2I1N1-2I1N2 = 2(I1N1-I1N2)

通过证明，那么两个绕组变压器内的铜重可以与N1I1-N2I2成正比。

因为在变压器中，N1I1=N2I2，所以也就等于：2N1I1。

而在自耦变压器中，分别假设Wa和Wtw这样的铜的重量以及两个绕组：

那么，Wa/Wtw = 2 (N1I1-N2I1)/2N1I1 = N1I1-N2I1/2N1I1 = 1-N2I1/N1I1 = 1-N2/N1 = 1-K

因此，Wa = Wtw (1-K) = Wtw- k Wtw

因此，当用两个绕组变压器进行评估时，变压器内的铜节省是

Wtw-Wa = k Wtw

与普通变压器中的两个特别分开的绕组相比，自耦压器对每一相仅使用单个绕组。

自耦变压器的优缺点

自耦变压器的优点：

• 使用单绕组，因此它们更小且具有成本效益
• 效率更高
• 与传统类型的变压器相比，它需要更少的励磁电流
• 电压可以轻松平稳地改变
• 带来更少的损失
• 需要更少的铜

自耦变压器的缺点：

• 次级绕组不能与初级绝缘
• 适用于需要o/p电压与i/p电压有微小差异的受限区域
• 不能用于高压和低压等互连系统
• 两个绕组之间的漏磁通很小，因此阻抗会低于。
• 如果变压器中的绕组断开，则变压器将无法工作，然后整个初级电压就会出现在o/p上
• 当使用像降压变压器这样的自耦变压器时，这可能会对负载造成危险。因此，该变压器仅用于在o/p电压内进行微小的更改

自耦变压器的应用

自耦变压器的应用非常的广泛，下面简单列举其中的一些的应用：

• 增加了配电电缆的电压降
• 用作电压调节器
• 用于音频、配电、电力传输和铁路
• 具有多个抽头的自耦变压器用于启动电动机，例如感应电动机和同步电动机
• 在实验室中用于连续获得变化的电压
• 用作稳压器中的调节变压器
• 增加了交流馈线中的电压
• 用于需要频繁变化电压的电子测试中心
• 用于需要高电压的地方，例如升压器或运算放大器
• 用于扬声器等音频设备以匹配阻抗以及调整设备以实现不间断电压供应。
• 用于需要将电压降压和升压以等于设备所需的接收端电压的电站

总结

简单来说，自耦变压器是单线圈单独工作，其工作原理类似于两个绕组变压器，但唯一的区别是，该变压器中的单绕组部分将在绕组的两侧工作。自耦变压器主要用于控制输电线路中的电压，并且一旦初级与次级的比率接近于一，它还会改变电压。