自耦变压器容量计算

【摘　要】为保证金属资源的可持续发展，大力研究自耦变压器有十分重要的现实意义。本文主要介绍自耦变压器的容量计算，对自耦变压器的原理以及自耦变压的优点进行论述，最后再根据举例，对自耦变压器的容量进行系统的分析。

【关键词】自耦变压器;容量计算;原理

0.引言

自耦变压器是一、二次边共用一部分绕组，可以实现升压或者降压变化的电力变压器。与普通变压器相比，普通变压器的原、副绕组之间只有磁的联系而没有电路上的联系，而自耦变压器的原、副绕组之间不仅有磁的联系而且还有电路上的直接联系。总的来看，自耦变压器不仅减少了原材料的使用，更有利于磁电之间的联系。

1.自耦变压器的结构原理分析

自耦变压器可以由一台双绕组变压器演变过来。设有一台双绕组变压器，原、副绕组匝数分别为N1和N2，额定电压为U1N和U2N，额定电流为I1N和I2N，其变比为K=N1 /N2≈U1N/U2N.如果保持两个绕组的额定电压和额定电流不变，把原绕组和副绕组顺极性串联起来作为新的原边。而副绕组还同时作为副边，它的两个端点接到负载阻抗ZL，便演变成了一台降压自耦变压器。

从绕组的作用看，绕组ax供高、低压两侧共用，叫做公共绕组；而绕组Aa则与公共绕组串联后供高压侧使用，叫做串联绕组。

自耦变压器的变比为：Ka===K+1

式中：K=为双绕组变压器的变比。

与双绕组变压器相比，在变压器额定容量(通过容量)相同时，自耦变压器的绕组容量(电磁容量)比双绕组变压器的小；变压器硅钢片和铜线的用量与绕组的额定感应电动势和通过的额定电流有关，也就是和绕组的容量有关，现在自耦变压器的绕组容量减小了，当然所用的材料也少了，从而可以降低成本；由于铜线和硅钢片用量减少，在同样的电流密度和磁通密度下，自耦变压器的铜耗和铁耗以及激磁电流都比较小，从而提高了效率；由于铜线和硅钢片用量减少，自耦变压器的重量及外形尺寸都较双绕组变压器小，即减小了变电所的厂房面积和运输安装的困难；反过来说，在运输条件有一定限制的条件下，即变压器的外形尺寸有一定限制的条件下，自耦变压器的容量可以比双绕组变压器的大，即提高了变压器的极限容量；效益系数越小。

通过以上分析，自耦变压器的变比越接近1就越好，一般以不超过2为宜。此外，如果变比太大，高、低压相差悬殊，由于自耦变压器原、副边有电路上的连接，会给低压边的绝缘及安全用电带来一定的困难，所以，自耦变压器适用于原、副边电压变比不大的场合。

2.自耦变压器的基本方程

2.1电流关系

按照全电流定律，自耦变压器的激磁磁动势m应等于串联绕组的磁动势W与公共绕组的磁动势W之和。考虑到激磁电流是由电源供给的，它流经的匝数为N+N

3.自耦变压器的容量分析

自耦变压器的额定容量(又叫通过容量) 和绕组容量(又叫电磁容量)二者是不相等的，通过容量用 SaN 表示，指的是自耦变压器总的输入或输出容量。 由电源通过变压器传到负载的输出容量可分为两部分：一部分是绕组的电磁容量，它是通过Aa段绕组和ax段绕组之间电磁感应传过去的；另一部分为传导容量，可以看做电流通过传导直接达到负载。后一部分容量不需要增加绕组容量，也是双绕组变压器所没有的，自耦变压器之所以有一系列优点，就在于它的副边可以直接向电源吸收传导功率。

举例分析计算自耦变压器的容量，将一台5kVA、220V/110V的单相变压器接成220V/330V的升压自耦变压器。

4.结论

自耦变压器是一种适应原、副边电压变比不大的场合，然而原、副边没有电的隔离，所以应用也有一定的范围。本文从自耦变压器的容量问题入手，采用一定的例子，对容量计算问题有一定的了解。　[科]

【参考文献】

［１］汤蕴缪.电机学(第四版)[M].北京:机械工业出版社.2011.