很实用的自耦变压器设计方法方法
自耦变压器降压启动经济实用，适用星三角，搞电的不能不懂
自耦变压器降压启动经济实用，适用星三角，搞电的不能不懂自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。
待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。
这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。
一、专业知识普及1、特点设自耦变压器的变比为K，原边电压为U1，副边电压U2=U1/K，副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小。
又因为变压器原副边的电流关系I1=I2/K，可见原边的电流（即电源供给电动机的启动电流）比直接流过电动机定子绕组的要小，即此时电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2 倍。
由于电压降低为1/K 倍，所以电动机的转矩也降为1/K2 倍。
自耦变压器副边有2～3 组抽头，如二次电压分别为原边电压的80%、60%、40%。
2、优点可以按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压启动，而且不论电动机的定子绕组采用Y 或Δ接法都可以使用。
3、缺点设备体积大，投资较贵。
4、自动控制电动机自耦降压起动（自动控制）电路原理图如图是交流电动机自耦降压启动自动切换控制电路，自动切换靠时间继电器完成，用时间继电器切换能可靠地完成由启动到运行的转换过程，不会造成启动时间的长短不一的情况，也不会因启动时间长造成烧毁自耦变压器事故。
二、我自行设计的电路图上图是交流电动机自耦降压启动自动切换控制电路(自耦变压器降压启动)也是电工最常见电路之一，自动切换靠时间继电器KT完成，用时间继电器切换能可靠地完成由启动到运行的转换过程，不会造成启动时间的长短不一的情况，也不会因启动时间长造成烧毁自耦变压器事故控制过程如下：1、合上空气开关QF接通三相电源。
2、按启动按钮SB2交流接触器KM1线圈通电吸合并自锁，其主触头闭合，将自耦变压器线圈接成星形，与此同时由于KM1辅助常开触点闭合，使得接触器KM2线圈通电吸合，KM2的主触头闭合由自耦变压器的低压低压抽头（例如65％）将三相电压的65％接入电动。
自耦变压器电路
2.2.1
高 频 电 子 线 路
2.2.1 变压器阻抗变换
V1 N1 1 V2 N 2 n
I1 N2 -n I2 N1
图2.2.1 变压器阻抗变换器
电流式中的负号表示 I 2 实际方向与参考方向相反。
由于变压器初级、次级消耗的功率是相等的，可得 初、次级电阻的关系为： 2 N1 1 RL Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2 RL n N2
主讲 元辉
2.2.1
高 频 电 子 线 路
2.2.2 部分接入进行阻抗变换
几种常见的部分接入方式：
图 2.2.1
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
一、自耦变压器电路：
设变压器理想无损耗。 若回路品质因数足够大（Q 1），回路处于谐振 或失谐不大时，负载电阻RL 上的电流远远小于N2上的 电流(谐振时IL=IC=Q×Is)，所以N1和N2上的电流近似 相等。
V IR 103 2000 2(V)
所以回路两端的电压
(t ) iR 1mAcos107 t 2k 2cos107 t (V)
输出电压
1 (t ) n (t ) 2 cos107 t cos107 t (V)
1 2
回路品质因数
Q0 R 2000 2000 20() 0 L 107 105 100
主讲 元辉
2.2.2
高 频 电 子 线 路
如图2.2.2 （d）、（e）电路中所示，电压、电流 之间的关系为
nI S IS 1 V V1 n
图1.2.5 电源转换
L2 C1 其中n n 或 L1 L2 C1 C2
主讲 元辉
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。
自耦变压器设计实例
自耦变压器设计实例一、引言自耦变压器是一种特殊的变压器，其具有自耦合的特点，即主、副绕组共用一部分线圈。
本文将以自耦变压器的设计实例为例，介绍自耦变压器的基本原理、设计要点以及实际应用。
二、自耦变压器的基本原理自耦变压器是通过主、副绕组共用一部分线圈来实现变压器的升降压功能。
其基本原理是通过自感作用和互感作用来完成能量的传递和变换。
自耦变压器的主要特点有：转比可调、体积小、重量轻、成本低等。
三、自耦变压器的设计要点1. 根据需求确定主、副绕组的匝数比例，从而确定变压器的升降压比例。
升压比例大于1时，主绕组匝数大于副绕组；降压比例小于1时，主绕组匝数小于副绕组。
2. 根据变压器的功率需求确定线径和截面积，以确保变压器在工作时不会过载或过热。
3. 选择合适的铁芯材料，以增强自耦变压器的磁导率和磁导能力，提高能量传递效率。
4. 设计合理的绕组结构，减少电磁感应损耗和电阻损耗，提高自耦变压器的效率。
5. 考虑变压器的绝缘和散热问题，选择合适的绝缘材料和散热结构，以确保变压器的安全可靠运行。
四、自耦变压器的实际应用自耦变压器在电力系统中有广泛的应用，特别适用于变换高压输电线路与低压配电线路之间的电压。
以下为自耦变压器在实际应用中的一些例子：1. 电力系统中的变压器。
自耦变压器常用于电力系统中的变电站，用于升压或降压输电线路的电压。
通过自耦变压器，可以将高压输电线路的电压升至适宜的变压器运行电压，或将低压配电线路的电压降至合适的用户用电电压。
2. 电子设备中的变压器。
自耦变压器通常用于电子设备中的电源变压器，用于降低或提高交流电源的电压，以满足电子设备的工作需求。
3. 可变电阻器。
自耦变压器可以用来调节电阻值，实现对电路的调节和控制。
例如，在音响设备中，自耦变压器可用于调节音量大小。
4. 焊接设备中的变压器。
自耦变压器在焊接设备中常用于调节焊接电流和电压，以满足不同焊接需求。
五、总结自耦变压器是一种特殊的变压器，具有自耦合的特点，通过主、副绕组共用一部分线圈来实现变压器的升降压功能。
自耦变压器的简易设计(1)
N2= T/V*U1
= 0.834*220
= 184 Ts
⑦ 输入绕组的匝数（即U1=127V的匝数）
N1= T/V*U2
= 0.834*127
= 106 Ts
⑧ 公共绕组电流
当 J= 2.20 A/mm2 时，
Ix= Px/η /U1 = 2817.7/0.95/220 = 13.48 A
导线面积 Aw= 6.13 mm2 园线直径 φ x=2*((Ix/J)/π )^0.5 = 2.8 mm 或 扁线规格： a= 2.0 mm
b 2
注： 1。自耦变压器输出的功率有一部分是由电源传输给输出的，因此使用的铁心较小，绕组
的线径也较细；省铁又省铜，成本低。 2。自耦变压器只有一个线圈，输出负载和电源间有直接的电气连接。 3。当取电流密度2-2.5A/mm2时，常温环境下，变压器线圈的温度不高于65℃。 4。可以用三个单相自耦变压器组成一个三相自耦变压器，或用三相铁心绕制三相自耦变
入力侧
出力侧
U
V
W
390
绝缘处理: 浸漆
图中和下表数据仅供参考.
变压器重量约:
80
铁心:
51.4 kg
金具等:
10 kg
kg 每相导线
φ 2.8 2*7
2.14 kg 4.05 kg
210
0.112 Ω 0.042 Ω
7
= 163.6 (VA)
4 变压器效率η = 93%
5 选用EI铁心，截面面积为(取系数 k=1.0)
Se= k*（Px/η ）
= 1.0*(163.6/0.93)^0.5
= 13
cm2
3
6 绕组每伏匝数
取 Bm =1.0T，则有：
1000kV自耦变压器的开发设计
１ ３ 额定 电压 ．
额 定 电压 （ 均 根 值 ） 高 压 绕 组 为 １ｏ ｏ ｋ 方 ： ５／ Ｖ； 中压 绕 组 为 ５ ５ ． ４×１２ ％ ｋ 低 压 绕 组 为 １０ｋ ２ ／ ５± ／ ．５ Ｖ； １ Ｖ
（ 因调 压 引 起 电 压 变 化 允 许 范 围偏 差 为 ±１ ） ％ 。
研 工作进 行 了较 详 细 的介 绍 。
关键 词 ： 高压 ； 特 变压 器 ； 开发 ； 制 研 中 图分 类号 ： Ｍ ２ ． ；Ｍ ｌ ３ Ｔ ７ １２ Ｔ ４ １ ．
举 世 瞩 目的 特 高 压 试 验 示 范 工 程 当前 已 投 入 紧 张 的建 设 之 中 ， 程 中要 用 到 的各 个 主 要 输 变 电设 备 工 都 将 是 目前 世 界 上 输 变 电设 备 中 技 术 含 量 最 高 的 产 品 ， 此 对 各 个 设 备 的 各 项 要 求 都 非 常 高 。 其 中 因
文 将 主要 ｘ ０ ０ ｋ － ，１ ０ Ｖ特 高 压 试 验 示 范 工 程 用 主 变 压 Ｊ 器 的设 计 方 案 及 其 各 方 面 特 性 研 究 进 行 简 要 论 述 。
１ 主要技术参数
１ １ 型式 ．
单 相 、 浸 、 励 磁 调 压 自耦 变 压 器 ， 油 无 中性 点 无 励
５ 用 温 度 计 测 量 ） 绕 组 热 点 温 升 、 属 结 构 和 铁 ５ Ｋ（ ； 金
维普资讯
特高压交流输电设 备研发专题
孙树 波等 ： ００ ｋ 自耦变压器 的开发设计 １ ０ Ｖ
７
心 温 升 为 ７ 计 算 值 ）； 箱 表 面 及 结 构 件 表 面 温 升 ８Ｋ（ 油 为 ８ 用 红 外 测 温 装 置 测 量 ） ０ Ｋ（ 。
自耦变压器的原理、接线、结构
自耦变压器的原理、接线、结构自耦变压器降压启动控制线路在一个闭合的铁芯上绕两个或以上的线圈，当一个线圈通入交流电源时（就是初级线圈），线圈中流过交变电流，这个交变电流在铁芯中产生交变磁场，交变主磁通在初级线圈中产生自身感应电动势，同时另外一个线圈（就是次级线圈）中感应互感电动势。
通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压，实现电压的变换，一般匝数比为1.5：1~2：1。
因为初级和次级线圈直接相连，有跨级漏电的危险。
所以不能作行灯变压器。
区别在电网中，从220KV电压等级才开始有自耦变压器，多用作电网间的联络变。
220KV以下几乎没有自耦变压器。
自耦变压器在较低电压下是使用最多是用来作为电机降压启动使用。
对于干式变压器来讲，它的绝缘介质是树脂之类的固体，没有油浸式变压器中的绝缘油，所以称为干式。
干式变压器由于散热条件差，所以容量不能做得很大，一般只有中小型变压器，电压等级也基本上在35KV及以下，但国内外也都已经有额定电压达到66kV甚至更高的干式变压器，容量也可达30000kVA甚至更高。
工作原理自耦变压器零序差动保护原理图自耦变压器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.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。
⒊自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的—部分线匝上。
通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，自耦变压器的其余部分称为串联绕组，同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高．这个优点就越加突出。
因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用.。
一种高可靠性的中性点调压自耦变压器设计
一种高可靠性的中性点调压自耦变压器设计会议通知｜EITRT 2019参会注册长按识别左侧二维码，登录报名网站（先注册网站会员，然后提交报名信息）会议微信号摘要特变电工沈阳变压器集团有限公司的研究人员徐春苗、司秉娥，在2019年第9期《电气技术》杂志上撰文指出，印度常规400kV电压等级有载调压自耦变压器的电压调节位置，通常被设在串联绕组220kV侧，单独设置的220kV调压绕组出头引出对变压器绝缘设计是非常困难的。
本文提出一种将调压绕组设置在中性点侧的自耦变压器设计方案。
通过与常规调压位置的变压器进行技术性、经济性对比分析证明，该方案更加安全可靠，经济性更好。
在印度国家电网中，400kV自耦变压器调压位置通常被设置在串联绕组220kV侧。
变压器绕组的布置为LV—TAP—MV—HV。
220kV 等级的调压绕组出头从内线圈引出，给变压器设计造成了很大的困难。
调压绕组引线结构复杂，很难精确计算调压端部的实际冲击过电压。
由于调压绕组被连接在220kV绕组的线路侧，所以其端部产生了很高的冲击过电压。
近年来，400/220/33kV变压器因调压绕组（或调压引线或调压开关）而发生了多起故障。
最近，印度国家电网推出了无调压绕组400/ 220/33kV自耦变压器。
无调压绕组自耦变压器与有调压绕组变压器相比，可靠性更高。
无调压绕组是这种类型自耦变压器的一种解决方案，但是在电网中，完全消除电压的波动是非常困难的。
本文提出的解决方案是，在变压器的中性点侧提供调压绕组，这种调压方式比现有的自耦变压器调压方式更可靠。
一方面，分接绕组和分接开关的电压等级将降低到中性点绝缘水平，从而提高变压器的运行可靠性，降低了变压器的制造成本；另一方面，在中性点侧提供调压绕组将成为变磁通变压器，变磁通变压器意味着铁心中的磁通密度随调压分接位置的变化而变化。
变磁通设计主要是变低压。
低压电压将随分接位置的不同而变化。
1 中性点调压变压器的分接范围选取在中性点调压变压器中，高压绕组（串联绕组）和中压绕组（公共绕组）的中性点侧设有调压抽头，以改变高压侧的电压。
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自耦变压器设计
一. 自耦变压器的定义
绕组间具有电磁及电气连接的变压器称为自耦变压器。
自耦变压器的优.缺点：
优点：体积小，成本低，传输功率大，效率比普通变压器高，电压调整率比普通变压器低。
缺点：由于绕组间具有公共的连接点，电磁及电气有连接，所以不能作为隔离变压器使用。
二. 自耦变压器设计原则：
自耦变压器的设计应按照电磁感应传递的功率即结构容量（也就是铁芯功率）来设计，而不是按其传递容量即输出功率P 来设计。
三. 自耦变压器的特点：
特点：公共绕组的电流是初.次级电流之差. 四. 自耦变压器的结构容量计算： 1. 升压式
如图一所示,0----U1输入,0----U2输出,功率P . 初级电流I1=P/U1 次级电流I2=P/U2 公共绕组电流为I1-I2 设计输入: 初级输入电压：U1
次级输出电压：U2-U1 次级输出电流：I2
结构容量V AB=(U2-U1)×I2=U2I2-U1I2=P-U1×P/U2=P ×(1-U1/U2) 结构容量相等的公式: U1×(I1-I2)=(U2-U1)×I2=P ×(1-U1/U2) 例题1: 0---100V 输入,0----120V 输出,功率为600V A 的自耦变压器. 解: 初级电流I1=600/100=6A
次级电流I2=600/120=5A 公共绕组电流I1-I2=6A-5A=1A
结构容量V AB=P ×(1-U1/U2)=600×(1-100/120)=100V A 结构容量相等: 100V ×1A=20V ×5A=100V A
设计输入: 初级输入电压：100V
次级输出电压：20V 次级输出电流：5A
2. 降压式
如图一所示,0----U1输入,0----U2输出,功率P . 初级电流I1=P/U1 次级电流I2=P/U2 公共绕组电流为I2-I1
设计输入: 初级输入电压：U1-U2
次级输出电压：U2 次级输出电流：I2-I1
结构容量V AB=U2×(I2-I1)=U2I2-U2I1=P-U2×P/U1=P ×(1-U2/U1) 结构容量相等的公式: U2×(I2-I1)=(U1-U2)×I1=P ×(1-U2/U1) 例题2: 0---120V 输入,0----100V 输出,功率为600V A 的自耦变压器. 解: 初级电流I1=600/120=5A
次级电流I2=600/100=6A 公共绕组电流I2-I1=6A-5A=1A
结构容量V AB=P ×(1-U2/U1)=600×(1-100/120)=100V A 结构容量相等: 100V ×1A=20V ×5A=100V A 设计输入: 初级输入电压：100V
次级输出电压：20V 次级输出电流：5A
例题3: 自耦变压器0V~187V~220V ，187V 抽头电流为120A
解：设公共绕组0~187V 电流为I1，187~220V 段电流为I2， 则： I1+I2=120A
根据结构容量相等公式有：187I1=33I2 得出：I1=18A I2=102A 设计输入: 初级输入电压：33V
次级输出电压：187V 次级输出电流：18A
例题4 自耦变压器0~110V 输入，输出176V ，253V ，功率350V A.
解：当110V 输入，176V 输出时，0~110V 段电流I1=350/110-350/176=1.2A 110V~176V 段电流I2=350/176=2A
当110V 输入，253V 输出时，0~110V 段电流I1=350/110-350/253=1.8A 110V~253V 段电流I2=350/253=1.38A
则0~110V 段最大电流为1.8A ，110V~176V 段最大电流为2A ，176V~253V 段最大电流为1.38A 根据结构容量V AB=P ×（1-U1/U2），所以在110V 输入，253V 输出时结构容量最大 设计输入：初级输入电压：110V
次级输出电压：66V 次级输出电流：1.38A 次级输出电压：77V 次级输出电流：1.38A 每段线径应该根据每段过的最大电流选取！
零点飘移例题
当6-4输入230V ，5-4输出200V 6-3输入230V ，5-3输出205V 6-2输入230V ，5-2输出210V 6-1输入230V ，5-1输出215V 以上条件下，抽头5电流总是32A 。
解：首先通过电压比算出匝数比，
6-4=230V 5-4=200V 时，有 匝数比 N1：N2=200：30，设N1=200n ，则N2=30n 6-3=230V 5-3=205V 时，有 匝数比 （N1+N3）：N2=205：25， 得出N3=46n 6-2=230V 5-2=210V 时，有 匝数比 （N1+N3+N4）：N2=210：20，得出N4=69n 6-1=230V 5-1=215V 时，有 匝数比 （N1+N3+N4+N5）：N2=215：15，得出N5=115n N1-N5段匝数比为 200：30：46：69：115 再算出每段最大电流：
根据前面所述公式： N2段最大电流I2=32×215/230=29.9A N1段最大电流I1=32×30/230=4.2A N3段最大电流I3=32×25/230=3.5A
0V
110V 176V
253V
1
2345
6
N4段最大电流I4=32×20/230=2.8A
N5段最大电流I5=32×15/250=2.1A
根据结构容量V AB=P×（1-U1/U2），所以在6-4=230V输入，5-4=200V输出时结构容量V AB最大
设计输入：初级输入电压：200V
次级输出电压：30V 次级输出电流：32×200/230=27.8A
次级输出电压：46V 次级输出电流：0.001A
次级输出电压：69V 次级输出电流：0.001A
次级输出电压：115V 次级输出电流：0.001A
每段线径应该根据每段过的最大电流选取！
另可以设计输入：初级输入电压：200V
次级输出电压：30V 次级输出电流：32×200/230=27.8A
次级输出电压：230V(46+69+115)次级输出电流：0.001A 此段线径跟初级取一致
此设计材料成本要比前面贵，但方便制作！。