自耦变压器的工作原理与应用

1.用途与结构特点

普通双绕组变压器的一、二次绕组是相互绝缘的，它们之间只有磁的耦合，没有电的直接联系。如果将双绕组变压器的一、二次绕组串联起来作为新的一次侧，而二次绕组仍作二次侧与负载阻抗相连接，便得到一台降压自耦变压器，如图1.11所示。显然，自耦变压器一、二次绕组之间不仅有磁的联系，而且有电的联系。

图1.11　降压自耦变压器的原理

自耦变压器能节省大量材料，降低成本，减小变压器的体积、质量，且有利于大型变压器的运输和安装。目前，在高电压、大容量的输电系统中，自耦变压器主要用来连接两个电压等级相近的电力网，作联络变压器之用。在实验室中还常采用二次侧有滑动接触的自耦变压器作调压器，此外，自耦变压器还可用作异步电动机的启动补偿器。

2.电压关系

自耦变压器是利用电磁感应原理工作的。当一次绕组两端加交变电压时，铁芯中产生交变磁通，并分别在一、二次绕组中产生感应电动势，若忽略漏阻抗压降，则有

自耦变压器的变比为

3.电流关系

负载运行时，外加电压为额定电压，主磁通近似为常数，总励磁磁通势仍等于空载磁通势。根据磁通势平衡关系可知

若忽略励磁电流，则得

(www.xing528.com)

从而有

可见，一、二次绕组电流的大小与匝数成反比，相位相差180°。因此，流经公共绕组的电流为

在数值上电流为

式（1.14）说明，自耦变压器的输出电流为公共绕组中电流与一次绕组中电流之和，由此可知，流经公共绕组中的电流总是小于输出电流的。

4.自耦变压器的特点

（1）由于自耦变压器的设计容量小于额定容量，故在同样的额定容量下，自耦变压器的尺寸小，有效材料（硅钢片和铜线）和结构材料（钢材）都较节省，从而降低了成本。

（2）有效材料的减少使得铜损耗和铁损耗也相应减少，故自耦变压器的效率较高。

（3）由于自耦变压器的尺寸小、质量轻，故便于运输和安装，占地面积也小。

（4）与相应的普通双绕组变压器相比，自耦变压器的短路阻抗标幺值较小，因此短路电流较大。

（5）由于一、二次绕组间有电的直接联系，运行时一、二次侧都须装设避雷器，以防高压侧产生过电压，引起低压绕组绝缘损坏。

（6）为防止高压侧发生单相接地而引起低压侧非接地相对地电压升得较高，造成对地绝缘击穿，自耦变压器中性点必须可靠接地。