自耦變壓器的工作原理

自耦變壓器英文名稱： autotransformer定義：至少有兩個(gè)繞組具有公共部分的變壓器。自耦的耦是電磁耦合的意思，普通的變壓器 是通過原副邊線圈 電磁耦合來傳遞能量， 原副邊沒有直接的電的聯(lián)系， 自耦變壓器原副邊有直接的電的聯(lián)系，它的低壓線圈就是高壓線圈的一部分。概述自耦變壓器是指它的繞組是初級(jí)和次級(jí)是在同一調(diào)繞組上的變壓器?？杉?xì)分為可調(diào)壓式和固定式。根據(jù)結(jié)構(gòu)還什么是變壓器？自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路在一個(gè)閉合的鐵芯上繞兩個(gè)或以上的線圈 ，當(dāng)一個(gè)線圈通入交流電源時(shí)（就是初級(jí)線圈），線圈中流過 交變電流 ，這個(gè)交變電流在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，交變主磁通在初級(jí)線圈中產(chǎn)生自身感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)另外一個(gè)線圈（就是次級(jí)線圈）中感應(yīng)互感電動(dòng)勢(shì)。通過改變初、次級(jí)的線圈匝數(shù)比的關(guān)系來改變初、次級(jí)線圈端電壓 ，實(shí)現(xiàn)電壓的變換，一般匝數(shù)比為1.5：12： 1。因?yàn)槌跫?jí)和次級(jí)線圈直接相連，有跨級(jí)漏電的危險(xiǎn)。所以不能作行燈變壓器。自耦變壓器和與干式變壓器的區(qū)別在目前的電網(wǎng) 中，從 220KV 電壓等級(jí)才開始有自耦變壓器，多用作電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)變。 220KV 以下幾乎沒有自耦變壓器。自耦變壓器在較低電壓下是使用最多是用來作為電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)使用。對(duì)于 干式變壓器來講，它的絕緣介質(zhì)是樹脂之類的固體，沒有油浸式變壓器絕緣油，所以稱為干式。干式變壓器由于散熱條件差，所以容量不能做得很大，一般只有中小型變壓器，電壓等級(jí)也基本上在35KV 及以下，但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外也都已經(jīng)有額定電壓達(dá)到66kV 甚至更高的干式變壓器，容量也可達(dá)30000kVA 甚至更高。中的自耦變壓器的工作原理自耦變壓器零序差動(dòng)保護(hù)原理圖自耦變壓器1 自耦變壓器是輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器.升壓和降壓用不同的抽頭來實(shí)現(xiàn). 比共用線圈少的部分抽頭電壓就降低. 比共用線圈多的部分抽頭電壓就升高 .2 其實(shí)原理和普通變壓器一樣的，只不過他的原線圈就是它的副線圈 一般的變壓器是左邊一個(gè)原線圈通過電磁感應(yīng)，使右邊的副線圈產(chǎn)生電壓，自耦變壓器是自己影響自己3 自耦變壓器是只有一個(gè)繞組的變壓器，當(dāng)作為降壓變壓器使用時(shí)，從繞組中抽出一部分線匝作為二次繞組；當(dāng)作為升壓變壓器使用時(shí)，外施電壓只加在繞組的分線匝上。通常把同時(shí)屬于一次和二次的那部分繞組稱為公共繞組，自耦變壓器的其余部分稱為串聯(lián)繞組，同容量的自耦變壓器與普通變壓器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且變壓器容量越大，電壓越高這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就越加突出。因此隨著發(fā)展、電壓等級(jí)的提高和輸送容量的增大，自藕變壓器由于其容量大、損耗小、造價(jià)低而得到廣泛應(yīng)用.部電力系統(tǒng)的三相自耦變壓器由電磁感應(yīng)的原理可知 , 變壓器并不要有分開的原繞組和副繞組 ,只有一個(gè)線圈也能達(dá)到變換電壓的目的 .在圖 1 中 ,當(dāng)變壓器原繞組 W1 接入交流電源 U1 時(shí) , 變壓器原繞組每匝的 電壓降 , 電壓平均分配在變壓器原繞組 1,2, 變壓器副繞組 W2 的電壓等于原繞組每匝電壓乘以 3,4 的匝數(shù) .在 U1 不變的下 ,變更 W1 和 W2 的比例 ,就得到不同的值 . 這種原 , 副繞組直接串聯(lián) ,自行偶合的變壓器就叫自藕變壓器 ,又叫單圈變壓器 . U2普通變壓器的原,副繞組是互相絕緣的, 只用磁的聯(lián)系而沒有電的聯(lián)系, 依線圈組數(shù)的不同 , 這種變壓器又可分為雙圈變壓器或多圈變壓器.由電磁感應(yīng)的原理可知,并不要有分開的原繞組和副繞組,只有一個(gè)線圈也能達(dá)到變換電壓的目的.在圖 1 中 ,當(dāng)原繞組 W1 接入交流電源U1 時(shí) ,原繞組每匝的電壓降,電壓平均分配在原繞組1,2, 副繞組W2 的電壓等于原繞組每匝電壓乘以3,4的匝數(shù) .在 U1 不變的下 ,變更W1和W2的比例 ,就得到不同的U2值 . 這種原 , 副繞組直接串聯(lián), 自行偶合的變壓器稱為自耦變壓器,又叫單圈變壓器 .自耦變壓器的各種運(yùn)行方式自耦變壓器中的電壓, 電流 和匝數(shù)的關(guān)系和變壓器,既 :U1/U2=W1/W2=I2/I1=K自耦變壓器最大特點(diǎn)是,副繞組是原繞組的一部分(如圖1 的自耦降壓變壓器), 或原繞組是副繞組的一部分(如圖2 的自耦升壓變壓器).自藕變壓器原在忽略變壓器的, 副繞組的電流方向和普通變壓器一樣是相反的激磁電流和損耗的情況下,可有如下關(guān)系式.降壓 :I2=I1+I,I=I2-I1升壓 :I2=I1-I,I=I1-I2P1=U1I1,P2=U2I2式中:I1 是原繞組電流U1 是原繞組電壓P1 是原繞組功率,I2 是副繞組電流,U2 是副繞組電壓,P2 是副繞組功率編輯本段自耦變壓器的特點(diǎn)（ 1) 由于自耦變壓器的計(jì)算容量小于額定容量所以在同樣的額定容量下，自耦變壓器的主要尺寸較小，有效材料 (硅鋼片和 導(dǎo)線 )和結(jié)構(gòu)材料 (鋼材 )都相應(yīng)減少，從而降低了成本。有效材料的減少使得銅耗和鐵耗也相應(yīng)減少，故自耦變壓器的效率較高。同時(shí)由于主要尺寸的縮小和質(zhì)量的減小，可以在容許的運(yùn)輸條件下制造單臺(tái)容量更大的變壓器。但通常在自耦變壓器中只有k2時(shí)，上述優(yōu)點(diǎn)才明顯。(2) 由于自耦變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值比雙繞組變壓器小，故電壓變化率較小， 但短路電流較大。(3) 由于自耦變壓器一、二次之間有電的直接聯(lián)系，當(dāng)高壓側(cè)過電壓時(shí)會(huì)引起低壓側(cè)嚴(yán)重過電壓。為了避免這種危險(xiǎn)，一、二次都必須裝設(shè)避雷器，不要認(rèn)為一、二次繞組是串聯(lián)的，一次已裝、二次就可省略。(4) 在一般變壓器中。有載調(diào)壓裝置往往連接在接地的中性點(diǎn)上，這樣調(diào)壓裝置的電壓等級(jí)可以比在線端調(diào)壓時(shí)低。而自耦變壓器中性點(diǎn)調(diào)壓側(cè)會(huì)帶來所謂的相關(guān)調(diào)壓?jiǎn)栴}。因此，要求自耦變壓器有載調(diào)壓時(shí)，只能采用線端調(diào)壓方式。編輯本段自耦變壓器的應(yīng)用自耦變壓器在不需要初、次級(jí)隔離的場(chǎng)合都有應(yīng)用，具有體積小、耗材少、效率高的優(yōu)點(diǎn)。常見的交流（手動(dòng)旋轉(zhuǎn)）調(diào)壓器、家用小型交流穩(wěn)壓器內(nèi)的變壓器、三相電機(jī)自耦減壓起動(dòng)箱內(nèi)的變壓器等等，都是自耦變壓器的應(yīng)用范例。隨著我國(guó)電氣化鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，自耦變壓器（AT）供電方式得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。由于自耦變壓器供電方式非常適用于大容量負(fù)荷的供電，對(duì)通信線路的干擾又較小，因而被客運(yùn)專線以及重載貨運(yùn)鐵路所廣泛采用。早期我國(guó)鐵路專用自耦變壓器主要依靠進(jìn)口，成本較高且維護(hù)不便。近年來，由中鐵電氣化局集團(tuán)保定鐵道變壓器有限公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)的OD8-M系列鐵路專用自耦變壓器先后在神朔鐵路、京津城際高速鐵路、大秦鐵路重載列車單元改造、武廣客運(yùn)專線等多條重要鐵路投入使用，受到相關(guān)部門的高度好評(píng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白。運(yùn)行方式電力系統(tǒng)中常采用三繞組自耦變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器，以減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。它有高壓、中壓和低壓 3 個(gè)繞組。通常其高壓和中壓側(cè)均為 110 千伏以上的系統(tǒng)。其運(yùn)行方式有以下 5 種。自耦變壓器高壓側(cè)向中壓側(cè)或中壓側(cè)向高壓側(cè)送電，如圖2a 所示。實(shí)線方向?yàn)楦邏簜?cè)向中壓側(cè)送電， 虛線表示中壓側(cè)向高壓側(cè)送電。因?yàn)楦咧械腿齻€(gè)繞組與鐵心的相對(duì)位置，在制造時(shí)與設(shè)計(jì)有所差異，所以在這種運(yùn)行方式下，如果中壓布置在高低壓之間，一般可以傳輸全部額定容量；如果中壓繞組靠鐵心布置，則由于漏磁通在結(jié)構(gòu)中會(huì)引起較大的附加損耗，其最大傳輸功率s 往往限制在額定容量S1n 的 70 80% 。高壓側(cè)向低壓側(cè)或低壓側(cè)向高壓側(cè)送電，如圖2b 所示。此時(shí)功率全部通過磁路傳輸，其最大傳輸功率不得超過低壓繞組的額定容量S3n 。中壓側(cè)向低壓側(cè)或低壓側(cè)向中壓側(cè)送電，如圖2c 所示。這種情況與第2種運(yùn)行方式相同。高壓側(cè)同時(shí)向中壓側(cè)和低壓側(cè)或低壓側(cè)和中壓側(cè)同時(shí)向高壓側(cè)送電，如圖2d所示。在這種運(yùn)行方式下，最大允許的傳輸功率不得超過自耦變壓器高壓繞組（即串聯(lián)繞組）的額定容量。中壓側(cè)同時(shí)向高壓側(cè)和低壓側(cè)或高壓側(cè)和低壓側(cè)同時(shí)向中壓側(cè)送電，如圖2e所示。在這種運(yùn)行方式中，中壓繞組（即公共繞組）為原繞組，而其他兩個(gè)為副繞組。因此，最大傳輸功率受公共繞組容量的限制。