什麼是自耦變壓器?
自耦變壓器是一種單繞組變壓器,其中一部分繞組同時作為初級繞組和次級繞組。
自耦變壓器只有一個連續繞組,在初級繞組和次級繞組之間有一個分接點。可以透過調節分接點來獲得所需的輸出電壓,因此這是自耦變壓器的一個明顯的優勢。自耦變壓器的主要缺點是次級繞組與初級繞組沒有電氣隔離。
自耦變壓器理論
情況 1 – 自耦變壓器空載
空載自耦變壓器(降壓和升壓)的連線圖如圖所示。其中,繞組'ab'稱為初級繞組,有N1匝;繞組'bc'稱為次級繞組,有N2匝。

這裡可以注意到,初級繞組和次級繞組在磁上和電上都是連線的。因此,初級繞組的功率透過磁和導電的方式傳遞到次級繞組。
情況 2 – 自耦變壓器負載
當負載連線到自耦變壓器的次級側時,則認為它處於負載狀態。該圖顯示了負載自耦變壓器(降壓和升壓)的電路圖。

其中,電流I1是初級輸入電流,電流I2是次級輸出電流或負載電流。初級和次級繞組公共部分的電流是電流I1和I2的差值,無論自耦變壓器是降壓還是升壓。
對於降壓自耦變壓器,電流I2 > I1,因此公共部分的電流為
$$\mathrm{公共部分電流 = 𝐼_{2} − 𝐼_{1}}$$
對於升壓自耦變壓器,電流I2 < I1,因此公共部分的電流為
$$\mathrm{公共部分電流 = 𝐼_{1} − 𝐼_{2}}$$
自耦變壓器的優點
自耦變壓器的優點如下:
與普通的雙繞組變壓器相比,自耦變壓器的鐵損和銅損較小,因此效率更高。
與雙繞組變壓器相比,自耦變壓器所需的導體材料更少。
由於電阻和漏感壓降減少,因此具有更好的電壓調節。
它體積更小,比雙繞組變壓器更便宜。
它需要較小的勵磁電流。
自耦變壓器可以產生可變的輸出電壓。
自耦變壓器的缺點
自耦變壓器的缺點如下:
初級側和次級側之間存在直接連線。如果繞組公共部分bc發生斷路,則整個初級電壓將施加到次級側的負載上。這可能會損壞連線到次級側的裝置。
與雙繞組變壓器相比,自耦變壓器的內部阻抗降低,導致短路電流更大。
自耦變壓器沒有電氣隔離,因此不能用於電氣隔離兩個電路。
自耦變壓器的應用
自耦變壓器主要用於以下應用:
自耦變壓器用於提高供電電壓,以補償配電系統中的電壓降。
自耦變壓器用於連線不同電壓等級的電力系統。
帶分接頭的自耦變壓器用於啟動感應電動機和同步電動機。
自耦變壓器用作變壓器(可變交流電),在需要寬範圍連續可變電壓的情況下使用。
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