【導(dǎo)讀】具有雙電壓額定值的變壓器使用多個(gè)H和X繞組運(yùn)行，每個(gè)繞組能夠處理不同的電壓。配置涉及這些繞組的串聯(lián)或并聯(lián)，影響整體電壓輸出。
具有雙電壓額定值的變壓器使用多個(gè)H和X繞組運(yùn)行，每個(gè)繞組能夠處理不同的電壓。配置涉及這些繞組的串聯(lián)或并聯(lián)，影響整體電壓輸出。
例如，H 繞組雙電壓額定值為 240 V 和 480 V 以及 X 繞組雙電壓額定值為 24 V 和 48 V 的變壓器可指定為 240 x 480 – 24 x 48。變壓器的電壓比由這些繞組的互連方式?jīng)Q定，串聯(lián)連接組合電壓，而并聯(lián)連接保持各個(gè)繞組的電壓。這種配置允許靈活的電源和對(duì)不同電壓需求的高效管理。此外，本文還介紹了雙電壓變壓器及其相關(guān)繞組連接的額定功率。
有些變壓器可能有一個(gè)以上的H繞組和一個(gè)以上的X繞組，但只能使用一個(gè)電壓。圖1中的圖顯示了具有兩個(gè)H繞組和兩個(gè)X繞組的常見(jiàn)變壓器配置。這種類型的變壓器是雙電壓額定變壓器，電壓比取決于繞組的連接方式。
* 圖1. 雙電壓額定變壓器，帶有兩個(gè)H線圈和兩個(gè)X線圈。圖片由艾哈邁德·謝赫提供*
串聯(lián)和并聯(lián)繞組
如果變壓器的雙電壓額定值為 H 繞組為 240 V 或 480 V，X 繞組的額定電壓為 24 V 或 48 V，則額定電壓將指定為 240 x 480 – 24 x 48。兩個(gè)額定電壓中的較低者始終是其中一個(gè)變壓器繞組的額定電壓。該變壓器的 H 繞組每個(gè)額定電壓為 240 V。如果將兩個(gè) H 繞組串聯(lián)，則每個(gè)繞組兩端可以有 240 V 電壓，兩個(gè)串聯(lián)繞組上總共有 480 V。
如果將兩個(gè)繞組并聯(lián)，則每個(gè)繞組可以具有240 V，但由于它們是并聯(lián)的，因此兩個(gè)繞組的總電壓為240 V。因此，480 V或240 V都可以為H繞組供電，并且每個(gè)繞組的電壓仍然不會(huì)超過(guò)繞組的額定電壓。這種類型的變壓器的額定電壓寫為240 x 480。我們將此符號(hào)讀作“240 V 或 480 V”。
X繞組也存在同樣的情況。如果每個(gè)繞組有足夠的匝數(shù)，因此其中感應(yīng)電壓為24 V，則并聯(lián)的兩個(gè)X繞組在每個(gè)繞組上將有24 V，兩個(gè)繞組并聯(lián)。如果兩個(gè)X繞組正確串聯(lián)，則一個(gè)繞組的24 V將加上第二個(gè)繞組的24 V，兩個(gè)繞組的總電壓將為48 V。
雙電壓互感器的變壓器圖通常以不同的方式繪制，如圖2所示，以便更容易表示每個(gè)電壓的連接。
* 圖2. 雙電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)示意圖。圖片由艾哈邁德·謝赫提供*
**技術(shù)提示： **高壓連接是串聯(lián)的——奇數(shù)到偶數(shù)。低壓連接是并聯(lián)的——偶數(shù)到偶數(shù)和奇數(shù)到奇數(shù)。
雙電壓變壓器的高壓連接始終要求您連接繞組的奇數(shù)端和偶數(shù)端以進(jìn)行串聯(lián)連接。低壓連接始終要求連接繞組的偶數(shù)端和奇數(shù)端。在我們的示例中，如果我們的電源電壓為480 V，則將H2連接到H3，然后向H1和H4供電，如圖3所示。
* 圖3. 雙電壓變壓器，顯示H繞組串聯(lián)以獲得更高額定電壓。圖片由艾哈邁德·謝赫提供*
對(duì)于 240 V 電源，連接 H1 和 H3 以及 H2 和 H4，然后為兩對(duì)供電。在圖4中，兩個(gè)繞組可能看起來(lái)不是并聯(lián)的，但這僅僅是因?yàn)橐€在圖中的表示方式。兩個(gè)繞組（H1 和 H3）的起點(diǎn)在左側(cè)，每個(gè)繞組的末端（H2 和 H4）在右側(cè)。240 V 電源連接到每個(gè)繞組——其中一根 240 V 電源線連接到 H1，另一根連接到 H2。H3 和 H4 繞組也是如此。兩個(gè)繞組并聯(lián)，每個(gè)繞組的電源電壓相同。
* 圖4. 并聯(lián)的雙電壓互感器，以較低的額定電壓。圖片由艾哈邁德·謝赫提供*
我們討論的關(guān)于 H 繞組的所有內(nèi)容也適用于 X 繞組。對(duì)于更高的電壓，連接 X2 和 X3，然后將負(fù)載連接到 X1 和 X4。對(duì)于較低的電壓，連接 X1 和 X3 以及 X2 和 X4，然后將負(fù)載連接到兩對(duì)，即 X1 和 X3 以及 X2 和 X4。請(qǐng)記住，初級(jí)繞組可以是H或X繞組，具體取決于變壓器是降壓變壓器還是升壓變壓器。
用于三線制系統(tǒng)的變壓器連接
雙繞組變壓器的次級(jí)繞組可以串聯(lián)連接，因此不僅繞組的兩端都可以連接到負(fù)載，而且兩個(gè)繞組串聯(lián)的點(diǎn)也可以連接。這是系統(tǒng)的中立性。以這種方式連接時(shí)，我們有一個(gè)三線制或雙電壓系統(tǒng)。在這種變壓器連接中，輸出電壓要么是一個(gè)繞組電壓的兩倍，要么是一個(gè)繞組的電壓。如果變壓器次級(jí)繞組的額定電壓為 120 V，則此類變壓器連接的額定電壓將列為 12/240，/ 表示輸出電壓可以是 120 V 或 240 V，兩種電壓都可以隨時(shí)使用。圖5顯示了采用這種三線連接的變壓器。
* 圖5. 額定電壓為 480 – 240 / 120 的變壓器，從 480 V 電源為三線系統(tǒng)供電。圖片由艾哈邁德·謝赫提供*
**技術(shù)提示： **如果可以做到這一點(diǎn)，國(guó)家電氣規(guī)范要求中性點(diǎn)接地，以便系統(tǒng)上的任何點(diǎn)對(duì)接地導(dǎo)體的電位超過(guò) 150 伏。
同樣的雙電壓三線制也可以由額定電壓為 480 – 240 x 120 的變壓器創(chuàng)建，只要將引線連接到 X2 和 X3 的連接點(diǎn)并從變壓器中取出作為系統(tǒng)的中性線。
雙電壓互感器的額定功率
KVA 的額定功率由每個(gè)繞組設(shè)計(jì)在額定電壓下承載的電流量決定。在我們的兩個(gè)不同額定電壓的變壓器示例中，無(wú)論我們選擇哪種電壓，變壓器的額定功率都是相同的。但是，通過(guò)變壓器的總電流必須改變，以在不同電壓下提供相同的功率。為了在選擇較低額定電壓時(shí)提供相同的功率，總電流是選擇較高電壓時(shí)流動(dòng)的電流的兩倍。如何設(shè)計(jì)相同的繞組來(lái)承載兩個(gè)不同的電流而不會(huì)過(guò)熱？
**技術(shù)提示： **雙電壓互感器的不同電壓不會(huì)改變每個(gè)繞組的最大電流要求。
如果我們連接更高額定電壓的繞組，它們是串聯(lián)的，因此通過(guò)一個(gè)繞組的總電流與通過(guò)另一個(gè)繞組的總電流相同。在較高電壓下具有相同功率的情況下，電流將是較低電壓下的一半。
當(dāng)繞組連接為較低電壓時(shí)，它們并聯(lián)連接。通過(guò)每個(gè)并聯(lián)繞組的電流將相加，得到變壓器的總電流;每個(gè)繞組承載總電流的一半。因此，在具有相同功率的較低電壓下，每個(gè)繞組在較高電壓下承載的電流相同，但總電流將是較高電壓下的兩倍。圖6顯示了串聯(lián)和并聯(lián)的電流。每種情況下，每個(gè)繞組可以安全承載的最大電流是相同的;無(wú)論是串聯(lián)還是并聯(lián)，它們都是相同的繞組。
圖6. 功率相同，線圈承載的電流不超過(guò)并聯(lián)或串聯(lián)連接中的最大電流。圖片由艾哈邁德·謝赫提供
在該示例中，如果變壓器的額定功率為 4.8 KVA，則 H 繞組必須足夠大，以便在 480 V 時(shí)承載 10 安培，但在 240 V 時(shí)也能承載 20 安培：
[frac{4.8KVA}{480V}=10，amps]
[frac{4.8KVA}{240V}=20，amps]
當(dāng)它們串聯(lián)以獲得高壓時(shí)，通過(guò)每個(gè) H 繞組的電流為 10 安培。當(dāng)并聯(lián)低壓時(shí)，每個(gè)繞組還將承載 10 安培，在 240 V 時(shí)總共 20 安培。每種情況下的總功率為 4.8 KVA，無(wú)論使用哪種電壓連接，每個(gè)繞組必須設(shè)計(jì)為承載的總電流為 10 安培。
雙電壓變壓器要點(diǎn)
雙電壓互感器在現(xiàn)代電氣系統(tǒng)中至關(guān)重要，在管理不同電壓要求的電源方面具有適應(yīng)性和效率。通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)實(shí)現(xiàn)在不同繞組和電壓之間切換的能力使這些變壓器用途廣泛且極具價(jià)值。它們?yōu)楦鞣N應(yīng)用提供了實(shí)用的解決方案，允許無(wú)縫集成到需要不同電壓電平的系統(tǒng)中。通過(guò)有效地調(diào)節(jié)和分配電力，雙電壓變壓器提高了操作靈活性并優(yōu)化了能源利用率，使其成為電氣工程和電源管理的重要組成部分。
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