自耦变压器
自耦变压器原理
自耦变压器原理
自耦变压器（selftransformers）是具有“自耦”特性的变压器，是一种新型变压器，它可以自动实现低压侧和高压侧的调节，有效地改善电压无功损耗。
它能够实现高效率、低噪声和稳定性高的输出，广泛应用于电力、航空、军事等领域。
自耦变压器的工作原理是：变压器核心在不同分段的变压器上采用“自耦”技术，使其可以有效的进行变压。
自耦变压器的输出电压可以自动调节，主要是由于变压器核心的非线性自耦结构，使得当输入电压变化时，变压器的输出电压也会自动跟随变化。
自耦变压器的优点在于：1、输出电压可自动跟踪输入电压变化，不会因输入电压变化而产生不必要的损耗，能够有效降低电源损耗；
2、结构比较紧凑，可以提供高功率的输出；
3、提高了系统的可靠性，因为自耦变压器对输入电压的变化具有良好的抗扰性；
4、低噪声等特性，通常不需要外接电源。
自耦变压器也有一些缺点，例如：1、由于变压器核心的构造，它的静态和动态性能都不太理想；2、噪声也会有所降低，但是噪声还是比较高；3、安装时也需要一定的技术和工艺；4、它的成本还比较高。
在电压调节时，自耦变压器可以提供良好的抗扰能力，为用户提供高效、低噪声、稳定的输出电压。
此外，它还可以实现结构的紧凑，使其成为新一代变压器的主要发展方向。
综上所述，自耦变压器是一种新型变压器，可以自动实现低压侧
和高压侧的调节。
它具有输出电压可自动跟踪输入电压变化、结构紧凑、噪声低和高可靠性等特点，既可以有效降低电源损耗，又可以提高系统的可靠性，成为新一代变压器的主要发展方向。
因此，自耦变压器在电力、航空、军事等领域受到了广泛的应用，它将成为新一代变压器的主要发展方向。
自耦变压器名词解释
自耦变压器名词解释
自耦变压器是一种特殊类型的变压器，其定义为在单一线圈上起到绝缘的同时，完成两个或多个电路的电感耦合。
自耦变压器只有一个线圈，而传统变压器有两个互相绝缘的线圈。
该线圈的一部分是输入端，其余部分是输出端。
自耦变压器通过共享同一线圈的部分将能量从输入端传递到输出端。
自耦变压器的主要特点是在输入和输出端之间只有一个线圈，因此其结构简单且成本较低。
它广泛应用于电源和信号传输系统中，例如用于变换电压和电流、阻隔干扰和升降压等方面。
自耦变压器的缺点是电感耦合的副线圈与主线圈具有较高的互感，因此在某些应用中容易引起干扰和噪音。
此外，由于自耦变压器的输入和输出端在电性上相连，因此输出端的电压可以影响到输入端，需要注意对电路的保护和隔离。
总之，自耦变压器是一种结构简单、成本较低且应用广泛的变压器类型，通过共享一个线圈实现电感耦合，可用于电源和信号传输系统中的多种应用。
自耦变压器的资料
电流误差： I % ki I 2 I1 100 % I1
相角误差：后者为 I1 和 ki I2 的相角差。 （3）使用时注意的问题：
电流互感器在使用时 ①一定要注意副边不准开路。 ②为了保证安全，电流互感器的副绕组也是要可靠地接地。 ③电流互感器副边回路（副边所接的仪表或其它电流线圈的阻抗值），不应超过互感器规 定的“额定负载”欧姆值，否则会引起副边电流减小，铁心磁通和激磁电流 Im 增大，测量误
差增加。
（4）精度
我国生产的电流互感器，按测量精度分为五个等级，即 0.2、0.5、1.0、3.0 和 10 级。 这里的精度等级，例如 0.5 级，就是在额定状态时，互感器的变比误差不超过 0.5％。
电压、电流互感器的基本原理与变压器相同，电压互感器相当于空载运行的变压器，而电 流互感相当于短路运行的变压器，前者副边不准短路，后者副边不准开路，使用时副边都要可 靠接地，以确保人身、设备安全。
I 1
I2 KA
I2
N1
U 1
I2
a
a
N 2 E 2 U 2 I
x
可知一、二次电流的大小与绕组匝数成反比，而相位差 180（即反相）。
a 点电流 I I1 I2
公共绕组电流：
I
I1
I2
I2 KA
I2
I2 (1
1 KA
)
说明：公共绕组的电流 I 与二次电流 I2 在时间相位上同相。
大小关系为： I2 I1 I
一、电压互感器
相当于空载运行的变压器。
（1） 变比
K
＝
e
E1 E2
＝
N1 N2
U1 U 20
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。
第四章 自耦变压器
4-4 互感器
一、电流互感器 二、电压互感器
一、电流互感器
1、尽量减小励磁电流
N1I1 N 2 I2 N1I0
I1
I1
I2N2 N1
I2 K
当电流表读出 I2，只需除 k， 就可以了解电网电流 I1 的大小。
I2
A
所以电流互感器的铁芯磁密取 得很低 (0.08~0.1T)，则 I0 相应也 小。
（2）若改成 6300/6700V 的升压自耦变压器，其额 定容量为多少？带额定负载且功率因数为 0.8（滞 后）时，其电压调整率和效率为多少？
双绕组变压器改变为自耦变压器
I1
a
A
I1
U1
I2
a
I2
A x
U1
U 2
X
x
X
x
解（1） U (RK cos2 xK sin2 )
6700 6300
1.0635
K xy
1
1 KA
1 1 1.0635
0.06
K xy
1
1 KA
1 1 1.0635
0.06
K xy
400 6700
0.06
R AK K xy RK 0.060.0172 0.001027 x AK Kxy xK 0.060.0416 0.002484
k A 一般不超过 2，变比太大，高低压绕组 没有隔离，会不安全的，高压容易窜到低压。
例题： 双绕组变压器容量 sN 500 KVA 而自耦变压器输出同等容量时的绕组容量 （设计容量或电磁容量）为多少？
自耦变压器的变比为：kA 1.5
自耦变压器设计容量：
自耦变压器基本结构
自耦变压器基本结构概述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转换特性。
本文将深入探讨自耦变压器的基本结构，以及其工作原理和应用。
自耦变压器的定义自耦变压器是一种只有一个线圈同时用作原边和副边的变压器。
它与传统的双绕组变压器相比，具有更简单的结构和更高的效率。
基本结构自耦变压器的基本结构包括铁芯、主绕组和副绕组。
铁芯铁芯是自耦变压器的主要部分，它由高导磁性材料制成，如硅钢片。
铁芯的作用是提供低磁阻路径，以便磁场能够尽量集中在绕组中。
主绕组主绕组是自耦变压器的原边绕组，它通常由较粗的导线制成。
主绕组的匝数决定了输入电压和输出电压之间的变换比。
副绕组副绕组是自耦变压器的副边绕组，它通常由较细的导线制成。
副绕组的匝数决定了输入电流和输出电流之间的变换比。
工作原理自耦变压器的工作原理基于电磁感应和自感现象。
当主绕组中的电流发生变化时，产生的磁场会感应出副绕组中的电动势，从而使电流在副绕组中流动。
根据自感现象，主绕组和副绕组之间存在电流的耦合作用，这就是自耦变压器的工作原理。
应用自耦变压器在电力系统中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1.电力变换：自耦变压器可以用于改变电压水平，将高电压转换为低电压或反之。
2.电力调节：自耦变压器可以用于调节电力系统中的电压波动，保持稳定的电压输出。
3.短路保护：自耦变压器可以用于限制短路电流，保护电力系统中的设备和线路。
4.变频器：自耦变压器可以用于变频器中，将输入电压转换为不同频率的输出电压。
总结自耦变压器是一种简单而高效的电力变压器，具有广泛的应用。
通过了解自耦变压器的基本结构和工作原理，我们可以更好地理解它在电力系统中的作用和优势。
希望本文对读者有所帮助。
自耦变压器工作原理
自耦变压器工作原理一、引言自耦变压器是一种常见的电力变压器，它具有简单结构、体积小、重量轻等优点，在电力系统中得到广泛应用。
本文将详细介绍自耦变压器的工作原理及其相关知识。
二、自耦变压器的定义自耦变压器是一种只有一个线圈的变压器，该线圈既用作输入线圈，又用作输出线圈。
自耦变压器的基本结构包括铁芯、线圈和绝缘材料。
三、自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理基于磁感应定律和电磁感应定律。
当自耦变压器接通电源后，输入线圈上的电流会在铁芯中产生磁场。
由于铁芯的存在，磁场会通过铁芯传导到输出线圈中。
根据电磁感应定律，磁场的变化会在输出线圈中产生感应电动势。
通过控制输入线圈的电流，可以实现对输出线圈电压的调节。
四、自耦变压器的特点1. 自耦变压器的线圈只有一个，因此结构简单，体积小，重量轻。
2. 自耦变压器具有较高的效率，能够实现较高的能量传输。
3. 自耦变压器的输出电压可以通过控制输入电流来调节，具有较好的调节性能。
4. 自耦变压器的绕组之间存在较高的耦合度，能够实现较高的能量转换效率。
五、自耦变压器的应用领域1. 电力系统：自耦变压器常用于电力系统中，用于实现电压的升降。
2. 变频器：自耦变压器广泛应用于变频器中，用于实现对电机转速的调节。
3. 电子设备：自耦变压器也常用于电子设备中，用于实现电压的转换和隔离。
六、自耦变压器的优缺点1. 优点：- 结构简单，体积小，重量轻，便于安装和维护。
- 能够实现较高的能量传输效率。
- 具有较好的调节性能。
- 能够实现较高的能量转换效率。
2. 缺点：- 自耦变压器的绕组之间存在较高的耦合度，一旦发生故障，可能会对整个系统造成影响。
- 自耦变压器的输出电压范围有限，不能满足一些特殊需求。
七、自耦变压器的维护与保养为了保证自耦变压器的正常工作，需要进行定期的维护与保养。
具体措施包括：1. 定期检查自耦变压器的绝缘状况，如有发现异常，及时处理。
2. 清洁自耦变压器的外部表面，保持其良好的散热性能。
自耦变压器工作原理
自耦变压器工作原理一、引言自耦变压器是一种常见的电力变压器，广泛应用于电力系统、电子设备和通信设备中。
本文将详细介绍自耦变压器的工作原理、结构和特点。
二、工作原理自耦变压器是一种只有一个线圈的变压器，其工作原理基于自感和互感的原理。
自感是指线圈中电流变化时所产生的感应电动势，而互感是指两个相邻线圈之间的电磁耦合作用。
自耦变压器的线圈中存在着两个电压：主线圈和副线圈。
主线圈是整个线圈的一部分，而副线圈则是主线圈的一部分。
当主线圈中通过电流时，由于自感作用，会在主线圈中产生感应电动势。
同时，由于互感作用，感应电动势也会传递到副线圈中。
根据自耦变压器的工作原理，可以得出以下几个特点：1. 主线圈和副线圈之间存在电磁耦合作用，因此主线圈和副线圈之间的电压比例是固定的，可以根据需要进行调整。
2. 自耦变压器的线圈是共享的，因此主线圈和副线圈之间存在电流的直接联系。
3. 自耦变压器可以实现电压的升降变换，同时还可以提供电流的隔离。
三、结构自耦变压器的结构相对简单，主要由铁芯和线圈组成。
1. 铁芯：铁芯是自耦变压器的主要部分，其作用是增加磁通密度，提高变压器的效率。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁滞和铁损耗。
2. 线圈：线圈是自耦变压器的另一个重要组成部分，主要由导线绕制而成。
线圈通常由绝缘材料包裹，以防止电流泄漏和绝缘击穿。
四、应用自耦变压器由于其特殊的工作原理和结构，被广泛应用于各个领域。
1. 电力系统：自耦变压器可以用于电力系统中的电压升降变换，以满足不同设备的电压要求。
同时，自耦变压器还可以提供电流的隔离，保护设备免受电流冲击。
2. 电子设备：自耦变压器可以用于电子设备中的电源变换，以提供稳定的电压和电流。
同时，自耦变压器还可以实现电流的隔离，防止电路之间的相互干扰。
3. 通信设备：自耦变压器可以用于通信设备中的信号隔离和电压变换。
通过使用自耦变压器，可以有效地隔离不同信号之间的干扰，并提供适当的电压和电流。
9.自耦变压器
§4-2自耦变压器自耦变压器可以由一台双绕组变压器演变而来：公共绕组：绕组ax 供高、低压两侧共用。
串联绕组：绕组Aa 与公共绕组串联后供高压侧使用。
自耦变压器特点：原、副绕组之间不仅有磁的联系而且还有电路上的直接联系。
1212221a E E N N k k E N ++===+1aU 11a I I =1U 1E 2E 2aI LZ 2I 自耦变压器的变比：自耦变压器的基本方程式、等效电路和相量图(1) 基本方程式1()1112212()a a a m I N I I N I N N ++=+()1122212()a a m I N N I N I N N ++=+(112212m a m F I N I N I N N =+=+两边都除以( )，得：12N N +12a a m I I I '+=为自耦变压器副边电流的归算值。
2222121a a a aN I I I N N k '==+若忽略，则：m I 212120aa a a a aI I I I I k ''+=⇒=−=−()()221212121111a a aa a a a a a a a a I I I I I k I I I k I k k ⎛⎫−∴=+=+−==⎝+= ⎭−−⎪LZ 1aU 1U 1E 2E 2aI I 2I∵代入得：称为自耦变压器从高压边看的短路阻抗。
()1222221()1a a a ax a a a a ax E E k E k U I Z k U k I Z ⎡⎤⎡⎤+==+=+−⎣⎦⎣⎦aU 1 ()()()2111212211111a a a a ax a Aa a a ax a a a Aa a a a a ka ax k U k I Z I Z k I Z k U I k I Z U U Z Z ⎡⎤=−+−++−⎣⎦⎡⎤=−++−='−+⎣⎦()ax a Aa ka Z k Z Z 21−+=（b ）原边回路电压方程式：()112121211()()1a a Aa ax a Aa a a axU E E I Z I Z E E I Z k I Z =−+++=−+++−2）电压关系：（a ）副边回路电压方程式：2222211aax a ax aU E I Z E I Z k ⎛⎫=−=−−⎪⎝⎭()22222a a La a L L a L U I Z U I Z Z k Z ''''===、LZ 1aU 1U 1E 2E 2aI I 2I基本方程式、等效电路和相量图：()()()()1212222221212121111/111/()14.44a a a a kaa a a ax a a La a a a a a m a mU k U I Z U E k I Z U I Z I k I k I I I I E k E E j fN ⎫=−+⎪=−−⎪⎪=⎪⎪=−=−⎬⎪'=−⎪⎪=−⎪⎪=−Φ⎭忽略Z k Z 2)1(−+LZ '1E 2axjI x −1aI 1a kajI x 1U 1a kaI r mΦ2φ2aU 2axI r −2I 2a U '−自耦变压器的容量关系：自耦变压器的额定容量(通过容量) 和绕组容量(电磁容量)是不相等的。
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转换特性。
本文将详细介绍自耦变压器的工作原理，包括其结构、工作方式和应用领域。
一、自耦变压器的结构自耦变压器由一个共用绕组构成，该绕组上有两个电压输出端和一个电压输入端。
与传统的分绕变压器不同，自耦变压器的绕组只有一个，其中的一部分既是输入端也是输出端。
这种结构使得自耦变压器在体积和重量上都具有明显的优势。
二、自耦变压器的工作方式自耦变压器的工作方式可以分为两种情况：降压和升压。
1. 降压模式在降压模式下，自耦变压器的输入端接入高电压，输出端接出低电压。
当输入电压施加在绕组上时，由于共用绕组的存在，部分电流会通过绕组内部的自耦点流过，而另一部分电流则通过绕组的剩余部分流过。
根据自感和互感的原理，通过绕组内部的自耦点流过的电流会产生一个降压效应，从而使输出端的电压降低。
2. 升压模式在升压模式下，自耦变压器的输入端接入低电压，输出端接出高电压。
当输入电压施加在绕组上时，部分电流会通过绕组内部的自耦点流过，而另一部分电流则通过绕组的剩余部分流过。
根据自感和互感的原理，通过绕组内部的自耦点流过的电流会产生一个升压效应，从而使输出端的电压升高。
三、自耦变压器的应用领域自耦变压器由于其简单的结构和高效的能量转换特性，在许多领域都得到了广泛的应用。
1. 电力系统自耦变压器常常用于电力系统中，用于调节电压和控制电能的流动。
例如，在电力输电过程中，自耦变压器可以用于升压或降压，以适应不同的输电距离和负载需求。
2. 电子设备自耦变压器也广泛应用于各种电子设备中，例如电源适配器、电子变频器和电子变压器等。
通过自耦变压器可以实现电压的升降转换，以满足不同电子设备对电源电压的需求。
3. 照明系统在照明系统中，自耦变压器可以用于调节灯具的亮度。
通过调整输入端的电压，可以控制灯具的亮度，实现节能和环境保护的目的。
4. 电气控制系统在电气控制系统中，自耦变压器可以用于调节电机的转速和负载。
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缺点：1）短路阻抗标幺值比双绕组小，短路电流较 大。
2）由于自耦变压器原副边有电的直接联系， 高压边过电压时，低压边也产生严重的过电 压，两边均需要装设避雷器。
• 绕组Aa段的容量Saa
S Aa
U AaI1N
U1N
N1 N2 N1
I1N
(1
1 kA
)SN
绕组ax段的容量Sax
Sax
UaxI
U2N (1
1 kA
)
I
2
N
(1
1 kA
)S
N
可见绕组Aa和绕组ax的容量相等，即Saa=Sax
• 但是绕组Aa和绕组ax的容量比变压器的额 定容量小。
• 3、多余的部分SN-Saa=SN/SA=U2NI1N称自耦 变压器的传导容量，是由原边直接传递给负 载的。
根据电压定律得原、副边的方程式：
U1 I1Z Aa IZax E1 若忽略漏阻抗压降，则：
U1 U2
E1 E2
W1 W2
KA 1
（ KA 为自耦变压器变化）
根据全电流定律，励磁磁动势 F0 为串联绕组磁动势
I1(W1 W2 ) 与公共绕组磁动势 IW2 之和，即：
I1(W1 W2 ) IW2 I0W1
• 4、自耦变压器的绕组容量＝双绕组的绕组 容量
• 三、优、缺点
• 额定容量相同时，自耦变与双绕组变相比， 优：体积小、耗材少、造价低、效率高。
• Ka=1.5～2
• 缺点：过电压保护复杂。短路阻抗标幺 值比双绕组小，短路电流大。
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。
•
自耦变压器有单相，也有三相，每一个铁心柱上套着两个绕
组，两绕组串联，绕向一致。绕组ax既为副绕组又同时是原绕组的一
部分，称为公共绕组，而Aa绕组称为串联绕组，一般绕组Aa匝数少
于ax绕组匝数。
A
I&1
U&1
U&1
I&2 a
U&2
I&0
U&2
X
x
二、电压、电流和容量关系
§6-2自耦变压器
1、定义－－高、低压绕组串联连接的变压
器叫自耦变压器。
A
I&1
U&1
U&1
I&2 a
U&2
I&0
U&2
X
x
一、电压关系和电流关系
• 1、电压关系
k • 变压器的变比kA
E1
N1
U1N
A
E2
N2
U2N
2、电流关系
•
•
•
I 1 ( N1 N 2 ) I N 2 I 0 N1
若忽略励磁电流（I0 0 ），则：
I1(W1 W2 ) IW2 0
I
I1(W1 W2 ) W2
I1(K A
1)
I2 I I1 I1K A
• 结论：自耦变压器负载运行时，原、副边 电压
•
之比近似等于原、副边电流之比等
于，
用途：主要用在高压电力系统中两个电压相差不大 的电网上，小容量自耦变压 1 ( N1 N 2 ) I N 2 0
•
•
•
•
I 1 N1 I 1 N 2 I 1 N 2 I 2 N 2 0
•
•
I 1 N1 I 2 N 2 0
•
•
•
I1
N2 N1
I2
1 KA
I2
•说 明
反。
•
I1
与
•
I
2
的大小有1/kA的关系，方向相
•
•
I1
•
I2
I
I1 , I2 ,I的大小关系为 I2=I1+I
二、容量关系
SN=U1NI1N=U2NI2N
1、双绕组变压器的额定容量＝绕组上的电
压和电流的乘积。即SN=U1NI1N=U2NI2N 。也 称绕组容量又称电磁容量，它是通过电磁感
• 应从原边传递到副边。它的大小决定了 变压器的主要尺寸和材料消耗，是变压 器设计的依据。
• 2、自耦变压器的额定容量≠绕组容量