
【化】 single-phase autotransformer
單相自耦變壓器(Single-phase Autotransformer)是一種通過單一繞組實現電壓調節的電力設備,其核心特征是初級和次級電路共用部分線圈。與雙繞組變壓器相比,自耦變壓器通過繞組抽頭改變輸入輸出電壓比,同時減少了銅材和鐵芯用量,效率可達95%以上。根據國際電工委員會标準IEC 60076-11:2018,自耦變壓器需滿足繞組絕緣強度、短路阻抗和溫升限值等要求,确保在電力系統或工業設備中穩定運行。
該設備常見于鐵路牽引供電(如中國CRH動車組采用25kV/50Hz單相自耦供電系統)、實驗室調壓設備以及燈光調光場景。美國電氣電子工程師協會(IEEE)研究表明,自耦變壓器的電壓調節範圍通常為額定值的±10%,且需配合保護裝置防止磁飽和現象。在英語技術文獻中,"Autotransformer"常與"Variable Voltage"、"Tapped Winding"等術語關聯,體現其核心功能特性。
單相自耦變壓器是一種利用電磁感應原理實現交流電壓變換的裝置,其核心特點是輸入與輸出共用一個繞組,并通過不同的線圈抽頭實現電壓調節。以下是詳細解釋:
單相自耦變壓器采用單相交流電源,僅包含一個繞組,該繞組既是輸入(原邊)又是輸出(副邊)。通過在不同位置設置抽頭,實現升壓或降壓功能。例如,若輸入電壓施加于整個繞組,則部分繞組(抽頭)的輸出電壓會降低;反之,若輸入電壓施加于部分繞組,則輸出電壓會升高。
基于電磁感應,當輸入電壓作用于共用繞組時,通過自感和互感作用産生感應電動勢,輸出電壓大小取決于繞組匝數比例。例如,公式可表示為:
$$
frac{V_1}{V_2} = frac{N_1}{N_2}
$$
其中,( V_1 )、( V_2 ) 分别為輸入/輸出電壓,( N_1 )、( N_2 ) 為對應匝數。
主要用于工業、交通、郵電等領域的大型機電設備,如電壓穩定、電機啟動、電力系統調壓等場景。
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