自耦變壓器容量計算

【摘 要】為保證金屬資源的可持續發展，大力研究自耦變壓器有十分重要的現實意義。本文主要介紹自耦變壓器的容量計算，對自耦變壓器的原理以及自耦變壓的優點進行論述，最后再根據舉例，對自耦變壓器的容量進行系統的分析。

【關鍵詞】自耦變壓器;容量計算;原理

0.引言

自耦變壓器是一、二次邊共用一部分繞組，可以實現升壓或者降壓變化的電力變壓器。與普通變壓器相比，普通變壓器的原、副繞組之間只有磁的聯系而沒有電路上的聯系，而自耦變壓器的原、副繞組之間不僅有磁的聯系而且還有電路上的直接聯系。總的來看，自耦變壓器不僅減少了原材料的使用，更有利于磁電之間的聯系。

1.自耦變壓器的結構原理分析

自耦變壓器可以由一臺雙繞組變壓器演變過來。設有一臺雙繞組變壓器，原、副繞組匝數分別為N1和N2，額定電壓為U1N和U2N，額定電流為I1N和I2N，其變比為K=N1 /N2≈U1N/U2N.如果保持兩個繞組的額定電壓和額定電流不變，把原繞組和副繞組順極性串聯起來作為新的原邊。而副繞組還同時作為副邊，它的兩個端點接到負載阻抗ZL，便演變成了一臺降壓自耦變壓器。

從繞組的作用看，繞組ax供高、低壓兩側共用，叫做公共繞組；而繞組Aa則與公共繞組串聯后供高壓側使用，叫做串聯繞組。

自耦變壓器的變比為：Ka===K+1

式中：K=為雙繞組變壓器的變比。

與雙繞組變壓器相比，在變壓器額定容量(通過容量)相同時，自耦變壓器的繞組容量(電磁容量)比雙繞組變壓器的小；變壓器硅鋼片和銅線的用量與繞組的額定感應電動勢和通過的額定電流有關，也就是和繞組的容量有關，現在自耦變壓器的繞組容量減小了，當然所用的材料也少了，從而可以降低成本；由于銅線和硅鋼片用量減少，在同樣的電流密度和磁通密度下，自耦變壓器的銅耗和鐵耗以及激磁電流都比較小，從而提高了效率；由于銅線和硅鋼片用量減少，自耦變壓器的重量及外形尺寸都較雙繞組變壓器小，即減小了變電所的廠房面積和運輸安裝的困難；反過來說，在運輸條件有一定限制的條件下，即變壓器的外形尺寸有一定限制的條件下，自耦變壓器的容量可以比雙繞組變壓器的大，即提高了變壓器的極限容量；效益系數越小。

通過以上分析，自耦變壓器的變比越接近1就越好，一般以不超過2為宜。此外，如果變比太大，高、低壓相差懸殊，由于自耦變壓器原、副邊有電路上的連接，會給低壓邊的絕緣及安全用電帶來一定的困難，所以，自耦變壓器適用于原、副邊電壓變比不大的場合。

2.自耦變壓器的基本方程

2.1電流關系

按照全電流定律，自耦變壓器的激磁磁動勢m應等于串聯繞組的磁動勢W與公共繞組的磁動勢W之和。考慮到激磁電流是由電源供給的，它流經的匝數為N+N

3.自耦變壓器的容量分析

自耦變壓器的額定容量(又叫通過容量) 和繞組容量(又叫電磁容量)二者是不相等的，通過容量用 SaN 表示，指的是自耦變壓器總的輸入或輸出容量。 由電源通過變壓器傳到負載的輸出容量可分為兩部分：一部分是繞組的電磁容量，它是通過Aa段繞組和ax段繞組之間電磁感應傳過去的；另一部分為傳導容量，可以看做電流通過傳導直接達到負載。后一部分容量不需要增加繞組容量，也是雙繞組變壓器所沒有的，自耦變壓器之所以有一系列優點，就在于它的副邊可以直接向電源吸收傳導功率。

舉例分析計算自耦變壓器的容量，將一臺5kVA、220V/110V的單相變壓器接成220V/330V的升壓自耦變壓器。

4.結論

自耦變壓器是一種適應原、副邊電壓變比不大的場合，然而原、副邊沒有電的隔離，所以應用也有一定的范圍。本文從自耦變壓器的容量問題入手，采用一定的例子，對容量計算問題有一定的了解。 [科]

【參考文獻】

［１］湯蘊繆.電機學(第四版)[M].北京:機械工業出版社.2011.