第七章自耦变压器
自耦变压器
相关变压器
中和变压器 屏蔽变压器
分隔变压器 吸流变压器
中和变压器
中和变压器（Neutralizing Transformer）：降低强电线对通信线产生影响的一种装置。它的次级线圈个 数与通信导线数相同，并且直接串入通信导线；它的初级线圈串接入两端接地的领示线。这样强电线与领示线中 的电流，会对通线线路产生相应的对地电位。它改变了通信导线的电位分布情况，确保通信线路沿线的对地电位 都不超过限定值。这种串接的方法不会改变通信线路的对地绝缘，同时起到了保护通信线路的作用。它的缺点就 是需要多加一根领示线。
1.自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器，升压和降压用不同的抽头来实现，比共用线圈少的 部分抽头电压就降低，比共用线圈多的部分抽头电压就升高。
自耦变压器零序差动保护原理图
⒉其实原理和普通变压器一样的，只不过他的原线圈就是它的副线圈。一般的变压器是左边一个原线圈通过 电磁感应，使右边的副线圈产生电压，自耦变压器是自己影响自己。
随着电力系统向大容量、高电压的方向快速发展，自耦变压器以低成本、高效率等特点，被广泛应用于高压 电力网络中，成为传递重要电能的电压转换设备。作为高压电网中最重要的设备之一，自耦变压器对于确保电网 安全可靠运行、灵活分配电能有重大意义。
随着高铁的快速发展，自耦变压器的可靠性对高铁的安全运行至关重要。而直击雷、接触网异物等引起高铁 短路跳闸事故频发，其产生的短路冲击电流极易引起自耦变压器绕组故障，大大降低了变压器运行的可靠性，严 重影响高铁安全运行。
分隔变压器（Isolating Transformer）：防止强电线对通信线产生影响的一种保护装置。又称为绝缘变 压器。它的工作原理是把变比1:1的初、次级线圈分别插接到一对通信导线上，这样将导线分隔为多段，降低了 导线上的感应纵电势，对通信线路起到了保护作用。适用于音频通信线路，但使用分隔变压器的通信线路上不能 进行直流测试和传送直流信号了。
自耦变压器工作原理
自耦变压器工作原理自耦变压器是一种常见的电力变压器，它具有简单的结构和高效的能量传输特性。
下面将详细介绍自耦变压器的工作原理及其相关知识。
一、自耦变压器的基本结构自耦变压器由一个铁芯和两个绕组组成。
铁芯通常采用硅钢片制成，以减小磁通损耗。
绕组分为主绕组和副绕组，主绕组和副绕组共享一部份线圈，这就是自耦变压器的特点。
二、自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理基于电磁感应定律和自感现象。
当主绕组通电时，产生的磁场通过铁芯传导到副绕组中，从而在副绕组中诱导出电动势。
由于主绕组和副绕组共享一部份线圈，所以主绕组和副绕组之间存在着电磁耦合现象。
当主绕组的电压变化时，副绕组中的电压也会相应地发生变化。
根据自感现象，当电流通过一条线圈时，会在该线圈中产生自感电动势，该电动势的方向与通过线圈的电流变化方向相反。
因此，自耦变压器中的主绕组和副绕组之间的电磁耦合现象导致了电压的变化。
三、自耦变压器的应用自耦变压器具有不少应用领域，以下列举几个常见的应用：1. 电力系统中的电压调节器：自耦变压器可以通过调整主绕组和副绕组的绕组比例来实现电压调节，从而保持电网的稳定运行。
2. 变频器：自耦变压器可以用于变频器中，通过调整主绕组和副绕组之间的绕组比例来实现对输出电压频率的调节。
3. 电子设备中的隔离器：自耦变压器可以用于电子设备中的隔离器，通过将输入电压隔离开来保护电子设备的安全运行。
4. 电力电子设备中的启动器：自耦变压器可以用于电力电子设备的启动器，通过改变主绕组和副绕组之间的绕组比例来实现设备的启动。
四、自耦变压器的优点和缺点自耦变压器相比于普通变压器具有以下优点：1. 结构简单：自耦变压器惟独一个铁芯和两个绕组，相比于普通变压器结构更为简单。
2. 能量传输效率高：由于主绕组和副绕组共享一部份线圈，自耦变压器的能量传输效率更高。
3. 体积小：相同功率下，自耦变压器的体积更小。
但是，自耦变压器也存在一些缺点：1. 电压调节范围有限：由于主绕组和副绕组之间的绕组比例固定，自耦变压器的电压调节范围有限。
自耦变压器工作原理
自耦变压器工作原理一、概述自耦变压器是一种特殊的变压器，它与普通的互感器相比具有独特的工作原理。
本文将详细介绍自耦变压器的工作原理及其应用。
二、自耦变压器的结构自耦变压器由一个共用的线圈构成，该线圈既是主线圈也是副线圈。
相比之下，普通的互感器有两个独立的线圈，即主线圈和副线圈。
自耦变压器的结构简单，由于惟独一个线圈，因此体积小巧。
三、自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理基于电磁感应。
当交流电通过主线圈时，会在线圈中产生磁场。
这个磁场会通过自耦变压器的铁芯传递到副线圈中，从而在副线圈中产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
不同于普通的互感器，自耦变压器的主线圈和副线圈是物理上相连的，它们共享一部份线圈。
因此，主线圈和副线圈之间存在更密切的耦合，这也是自耦变压器得名的原因。
自耦变压器的输出电压可以通过改变副线圈的接线方式来调节。
当副线圈的接线点接近主线圈的输入端时，输出电压较低。
而当副线圈的接线点接近主线圈的输出端时，输出电压较高。
四、自耦变压器的应用自耦变压器由于其独特的工作原理，在电力系统和电子设备中有广泛的应用。
1. 电力系统中的应用自耦变压器常用于电力系统中的变压器调节器。
变压器调节器是用来调整电压的设备，通过改变自耦变压器的副线圈接线点，可以实现对电网电压的调节。
这在电力系统的稳定性和可靠性方面起到了重要作用。
2. 电子设备中的应用自耦变压器也广泛应用于各种电子设备中，如电源供应器、电子变频器等。
在这些设备中，自耦变压器用于改变电压和电流的大小，以满足不同设备的工作要求。
此外，自耦变压器还可用于隔离电路。
通过将主线圈和副线圈的绝缘性能提高，自耦变压器可以将输入端和输出端彻底隔离，以保护电子设备免受电网波动和干扰的影响。
五、总结自耦变压器是一种特殊的变压器，其工作原理基于电磁感应。
与普通的互感器相比，自耦变压器惟独一个线圈，结构简单，体积小巧。
自耦变压器的应用广泛，可用于电力系统的变压器调节器以及各种电子设备中的电压和电流调节。
自耦变压器工作原理
自耦变压器工作原理一、概述自耦变压器是一种特殊的变压器，它通过共用一部份线圈来实现电压的变换。
自耦变压器具有体积小、分量轻、成本低等优点，在电力系统、电子设备和通信领域得到广泛应用。
本文将详细介绍自耦变压器的工作原理。
二、自耦变压器的结构自耦变压器由一个共用线圈和两个独立线圈构成。
共用线圈即为自耦线圈，它既作为输入线圈也作为输出线圈。
独立线圈分别为输入线圈和输出线圈。
自耦线圈上有一个接线点，称为自耦点，用于实现电压变换。
三、自耦变压器的工作原理1. 输入电压传递当输入电压施加在输入线圈上时，根据自耦原理，输入电压的一部份会通过自耦点传递到输出线圈上，实现电压的变换。
具体而言，当自耦点与输入线圈的某一点相连时，输入电压的一部份会传递到输出线圈的对应位置。
2. 输出电压变换根据自耦原理，输出电压与输入电压之间的变换关系可以通过自耦点的位置来调节。
当自耦点接近输入线圈的一端时，输出电压较低；当自耦点接近输出线圈的一端时，输出电压较高。
自耦点的位置决定了输出电压的大小。
3. 自耦变压器的工作模式自耦变压器有两种工作模式：升压模式和降压模式。
- 升压模式：当自耦点接近输出线圈的一端时，输出电压高于输入电压，实现电压的升压。
- 降压模式：当自耦点接近输入线圈的一端时，输出电压低于输入电压，实现电压的降压。
四、自耦变压器的特点1. 体积小、分量轻：由于自耦变压器共用一部份线圈，所以相对于普通变压器，它的体积更小、分量更轻。
2. 成本低：自耦变压器的线圈数量较少，创造成本相对较低。
3. 效率高：自耦变压器的功率损耗较小，效率较高。
4. 可靠性高：自耦变压器结构简单，故障率较低，可靠性较高。
五、自耦变压器的应用1. 电力系统：自耦变压器广泛应用于电力系统中，用于电压的升降、电能的传输和分配。
2. 电子设备：自耦变压器在电子设备中用于电压的变换和隔离，保护电子元器件免受电压波动的影响。
3. 通信领域：自耦变压器在通信设备中用于电压的变换和隔离，确保信号的传输质量。
自耦变压器工作原理
自耦变压器工作原理自耦变压器是一种常用的电力变压器，它具有简单的结构和高效的能量转换特性。
本文将详细介绍自耦变压器的工作原理及其应用。
一、自耦变压器的结构自耦变压器由一个共用绕组构成，该绕组既是输入端绕组，也是输出端绕组。
它通常由一个绕组分成两个部份，称为主绕组和副绕组。
主绕组为输入绕组，副绕组为输出绕组。
二、自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当主绕组通电时，会在绕组中产生磁场。
这个磁场会穿过主绕组和副绕组，从而使副绕组中的电流发生变化。
根据电磁感应定律，副绕组中的电流变化会产生电动势，从而使副绕组中的电压发生变化。
自耦变压器的工作原理可以分为两种情况：1. 降压模式：当主绕组中的电压高于副绕组中的电压时，自耦变压器可以将输入电压降低到输出电压。
这是通过选择适当的绕组比例来实现的。
主绕组的匝数较多，副绕组的匝数较少，从而降低了输出电压。
2. 升压模式：当主绕组中的电压低于副绕组中的电压时，自耦变压器可以将输入电压升高到输出电压。
同样，通过选择适当的绕组比例，主绕组的匝数较少，副绕组的匝数较多，从而提高了输出电压。
三、自耦变压器的应用自耦变压器广泛应用于各种电力系统和电子设备中。
以下是一些常见的应用：1. 电力系统中的电压调节：自耦变压器可用于电力系统中的电压调节。
通过调整自耦变压器的绕组比例，可以实现对电网的电压进行调节，以满足不同的电力需求。
2. 电子设备中的电压转换：自耦变压器可用于电子设备中的电压转换。
例如，将高电压转换为低电压，以供给电子设备所需的电力。
3. 变频器和变压器：自耦变压器可用于变频器和变压器中。
变频器用于控制机电的转速，而变压器用于改变电力系统中的电压。
4. 电力传输和配电系统：自耦变压器在电力传输和配电系统中起到关键作用。
它们用于将电力从发电厂传输到各个用户，同时也用于将电力从高压输电路线转换为适适合户使用的低压。
总结：自耦变压器是一种常用的电力变压器，其工作原理基于电磁感应定律。
第七章自耦变压器ppt课件
精选
3
自耦变压器
A
X
单相自耦变压器
精选
绕组ax是一、二次侧
a
共用的，称为公共绕
铁心 组，其匝数为N2 。
与公共绕组串联的绕
组 Aa ， 称 为 串 联 绕 绕组 组，其匝数为N1 。
绕 组 Aa 与 ax 的 绕 向
x
相同。
4
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(1)
实例：假设图示
双绕组变压器
精选
a
x
6
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(3)
首先分析双绕组 变压器电流方向。
I&1
A
忽略励磁电流则：
a
N1I& 1N2I& 2 0
I&2
X
x
原副边电流符号相 反：当原边电流在
原绕组中从同名端流向非同名端，则副边电流在副绕
组中从非同名端流向同名端！
精选
7
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(4)
值称为效益系数 k x y
绕组容量 额定容量 – 传导容量
效益系数 k x y
= ———— = ——————————
额定容量
额定容量
kxy
U1I1U2I1 U1I1
1 1
kA
A
E&1
a
绕组容量 UAaI1NkxySNA U & 1
E& 2
x
实例: kA1.1, kxy0.091X
2010200 V A 0 .0 9 0 9 2 2 0 0 2 0 0 V A
U & 2 E & 2 k A I & Z a x E & 1 E & 2 k A I & Z a x① ① 代入U & 1I& 1 Z A aI& Z a xE & 1E & 2 得 U & 1 U & 2 I & 1 Z A a I & Z a x(k A 1 )
自耦变压器原理
自耦变压器原理
自耦变压器，又称为自变压器，是一种具有单一绕组的变压器。
其原理与普通变压器相似，但只有一个绕组同时兼具两种功能：提供输入电压和输出电压。
自耦变压器的绕组将输入和输出线圈共享，形成一个绕组上的两个线圈。
其中一个是输入线圈，另一个是输出线圈。
输入电压施加在整个绕组上，而输出电压只是绕组的一部分。
基本工作原理是通过绕组上的两个接线点来选择输出电压。
输出电压视所选接线点的位置而定。
当接线点靠近输入侧时，输出电压较高；当接线点靠近输出侧时，输出电压较低。
自耦变压器的设计和使用具有以下优点：
1. 尺寸较小：由于只有一个绕组，自耦变压器通常比普通变压器更小巧。
2. 较高效率：由于只有一个绕组，自耦变压器的功率损耗较小，因此具有较高效率。
3. 降低成本：相对于普通变压器，自耦变压器的制造和维护成本较低。
4. 自耦效应：自耦变压器的绕组上的自耦效应可以用于实现电路中的其他功能，例如隔离、匹配阻抗等。
需要注意的是，自耦变压器的设计和使用也存在一些限制和风险：
1. 输出电压与输入电压之间的转换比（变压比）有限制，通常不能实现较大的变换。
2. 输入侧和输出侧没有完全的电气隔离，存在一定的潜在电气风险，需要谨慎使用。
总而言之，自耦变压器是一种相对简单且经济实用的变压器设计，适用于一些低功率应用场合。
其原理基于一个绕组同时提供输入和输出电压的特点，通过选择不同的接线点来实现不同的输出电压。
自耦变压器工作原理
自耦变压器工作原理自耦变压器是一种常用的电力变压器，它具有简单的结构和高效的能量转换特性。
在本文中，我们将详细介绍自耦变压器的工作原理。
1. 自耦变压器的结构自耦变压器由一个共用匝数的绕组构成，即主绕组和副绕组共用一部份匝数。
主绕组通常包括输入绕组和输出绕组，而副绕组则是通过主绕组的一部份匝数来实现的。
自耦变压器的结构如下图所示：[图1：自耦变压器结构示意图]2. 自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理基于电磁感应定律和自感现象。
当输入绕组（主绕组）中通过交流电流时，产生的磁场会穿透绕组中的铁芯，并感应出副绕组中的电动势。
由于主绕组和副绕组共用一部份匝数，所以副绕组中的电动势与主绕组中的电动势是相互关联的。
当自耦变压器工作在变压器模式下时，输入绕组的电压和电流会通过铁芯传递到输出绕组，实现电能的传输。
此时，自耦变压器的变比为输出电压与输入电压之比。
当自耦变压器工作在自感模式下时，输入绕组的电流会通过铁芯感应出自感电动势，并产生反向电压。
这种自感电动势的作用类似于电感元件，可以起到滤波和稳压的作用。
3. 自耦变压器的特点自耦变压器具有以下几个特点：3.1 高效能量转换由于自耦变压器的绕组共用一部份匝数，减少了绕组的电阻和电感，从而提高了能量转换的效率。
3.2 体积小、分量轻相比于普通变压器，自耦变压器的结构更加简单紧凑，因此具有更小的体积和更轻的分量。
3.3 成本低由于自耦变压器的结构简单，创造成本相对较低。
3.4 调压范围广自耦变压器可以通过调整输入绕组和输出绕组的匝数比例来实现不同的输出电压，因此具有较大的调压范围。
4. 自耦变压器的应用自耦变压器广泛应用于各种电力系统和电子设备中，常见的应用包括：4.1 电力变压器自耦变压器可以用于电力系统中的电能传输和电压调整，常见于电力变电站和输电路线。
4.2 电子设备自耦变压器可以用于电子设备中的电源变换和稳压，常见于电视机、计算机、音响等设备。
4.3 变频器自耦变压器可以用于变频器中的电压变换和频率调整，常见于交流机电的调速控制。
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SNA S电磁 S传导 kxySNA S传导
k A 越接近1, k x y 越小, 电磁容量(绕组容量)
越小, 传导容量越大,节材效果越明显。
2.简化等值电路（推导过程不要求）
U2 E2IZax 同 乘 k A kA U 2kAE2kAIZax
U 2 E 2 k A I Z a x E 1 E 2 k A I Z a x① ① 代入U 1I1 Z A aIZ a xE 1E 2 得 U 1 U 2 I1 Z A a IZ a x(k A 1 )
X
单相自耦变压器
绕组ax是一、二次侧
a
共用的，称为公共绕
铁心 组，其匝数为N2 。
与公共绕组串联的绕
组Aa，称为串联绕组， 绕组 其匝数为N1 。
绕组Aa与ax的绕向相 x
同。
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(1)
实例：假设图示
双绕组变压器
A I1
I2 a
U1
N1
X
N2
U2
x
仅仅绕组改接法，双绕组变压器可以变为自耦 变压器，功率可以增大数倍甚至十倍！
I2
X
x
原副边电流符号相 反：当原边电流在
原绕组中从同名端流向非同名端，则副边电流在副绕 组中从非同名端流向同名端！
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(4)
原副绕组电流
I1, I ,
A
当原边电流从同名端
流向非同名，则副绕
组电流从非同名端流 向同名端！
U1
副边实际电流则等于
原副绕组电流之和。
忽略励磁电流
X
N1I1N2I 0
I1
I2
a
I
x
原副边电流实际方向示意图
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(5)
联结成自耦变压器， 空载时:
U1 E1 E2
A
E1
a
如果原边施加 220V ， U 1
E2
则绕组电势仍为2 0 V 与
x
200V 。副边输出电
压 200V 。
X
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(6)
3）容量关系
SNA U1I1 (UAa U2 )I1 UAaI1 U2I1 S电磁 S传导
实例: 原边输入容量
2 2 0 1 0 2 2 0 0 V A
双绕组变压器原边输入容量
A
I1
E1
U1 E2
X
A
E1
2010200V A
U1
2 0 1 0 2 0 0 1 0 2 2 0 0 V A X
I I1(kA1)
U1 U2 I1ZAa I1Zax(kA 1)2 U2 I1[ZAa Zax(kA 1)2]
U2 I1ZkA
ZkAZA aZax(kA1)2
I1
Rk
U1
jX k
U
' 2
Z L
3.短路试验及短路阻抗（不要求）
1）低压侧短路，高压侧进行短路试验：
A
Uk
Ik
N 1 Z Aa
a
I k ZAaZax(kA1ห้องสมุดไป่ตู้2
2）磁动势平衡及电流关系
根据全电流定律，励磁磁动势 F 0 为串联绕组磁
动势
I1N
与公共绕组磁动势
1
IN
2
之和，即：
I1N 1IN 2I0(N 1N 2)
若忽略励磁电流（ I 0 0 ），则：
I1N1IN2 0
2）磁动势平衡及电流关系
I
I1N1 N2
I1(kA
1)
I2II1I1kA
结论：自耦变压器负载运行时，原、副边 电压之比近似等于副、原边电流之 比，这点与双绕组变压器一样。
与双绕组变压器类似，
原绕组 2，20V
1 0 A 时，副绕组
A
200V ，1 A 。于是负
载电流 1 1 A 。
U1
原边输入容量
2 2 0 1 0 2 2 0 0 V A
副边输出容量
X
2 0 0 1 1 2 2 0 0 V A
I1
I2
a
I
x
原副边电流实际方向示意图
二、自耦变压器基本方程
(要求：参考下图与上述物理概念学习自行推导)
A
I1
A I1
U1
I2 a
E1
I2 a
I
U2 x
U1 E2
I U2
X
X
x
1.电压、电流和容量关系
1）原、副边的方程式
A
I1
E1
U1 I1ZAa IZax E1E2 U 1
U2 E2IZax
E2
I2 a I U2
X
x
自耦变压器变比：（若忽略漏阻抗压降）
kAU U 1 2E1E 2E2(N 1N 2N2)1
X Z N AZ NU 1NI1 NU A aI1 NN 1N 1 N 2k 1 xy
Ik
N 1 Z Aa
a
因此，他们短路阻抗标么值之比为： N 2 Z a x
ZkAZkZkA
ZN A Zk
ZNkxy
x
2）高压侧短路，低压侧进行短路试验
A
N 1 Z Aa I k a
[ZAa Zax(kA1)2]k1A2
I2 a I U2
x
a
E2
x
定义：
1）由原边直接传到副边的容量称为传导容 量，它既不消耗材料，也不产生损耗
2）绕组通过电磁作用得到的容量称为电磁 容量，也叫绕组容量 3）自耦变压器额定运行时的额定容量为传 导容量和电磁容量之和 4）自耦变压器的电磁容量与额定容量的比
值称为效益系数 k x y
绕组容量 额定容量 – 传导容量
第7章 自耦变压器、 三绕组变压器和互感器
7.1 自耦变压器
一次侧和二次侧共用一部分绕组的变压 器称为自耦变压器。
一、结构特点与用途
自耦变压器实质上是一个单绕组变压器，原、 副边之间不仅有磁的联系，而且还有电的直接联 系。
自耦变压器每一个铁心柱上套着两个绕组， 两绕组串联，绕向一致。
自耦变压器
A
A
N 2 Z ax
Uk
X
xX
在自耦变压器高压侧做短路试验测得的短路阻抗实际 值和把串联绕组作为一次绕组、公共绕组作为二次绕 组时短路测得的短路阻抗实际值相等。
Z kAZ A a Z a x(kA 1 )2Z k
由于自耦变压器的阻抗基 A
准值和相应的双绕组变压
器阻抗基准值之比为 1 k x y U k
效益系数 k x y
= ———— = ——————————
额定容量
额定容量
kxy
U1I1U2I1 U1I1
1 1
kA
A
E1
绕组容量 UAaI1N kxySNA U 1
a
E2
x
实例: kA1.1, kxy0.091 X
2010200V A 0 .0 9 0 9 2 2 0 0 2 0 0 V A
U a x I 2 0 0 1 2 0 0 V A k x y S N A
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(2)
分析从双绕组变压器到自耦变压器哪些量改变了，哪 些量没有变化? (主要分析原副边电压与电流的变化情况)
A
aA
a
U1
X
N2
N1
U2
x U1
x
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(3)
首先分析双绕组
变压器电流方向。
I1
A
忽略励磁电流则：
a
N1I1N2I2 0