之前的電壓變壓器（具有兩個電氣隔離的繞組，稱為：初級繞組和次級繞組）不同，自耦變壓器只有一個電壓繞組，該繞組為兩側共用。該單繞組沿其長度在各個點“抽頭”，以在其次級負載上提供一定比例的初級電壓供應。然后，自耦變壓器具有通常的磁芯，但只有一個繞組，該繞組為初級和次級電路共用。
因此，在自耦變壓器中，初級和次級繞組在電氣和磁性上都連接在一起。這種變壓器設計的主要優點是，在相同的 VA 額定值下，它可以便宜得多，但自耦變壓器的缺點是它沒有傳統雙繞組變壓器的初級/次級繞組隔離。
指定為繞組初級部分的繞組部分連接到交流電源，次級是該初級繞組的一部分。自耦變壓器也可用于通過反轉連接來升高或降低電源電壓。如果初級是整個繞組并連接到電源，而次級電路僅連接在繞組的一部分上，則次級電壓將“降低”，如圖所示。
自耦變壓器設計
變壓器基礎知識
當初級電流I P按照箭頭所示方向流過單個繞組時，次級電流I S則以相反方向流動。因此，在產生次級電壓V S的繞組部分，流出繞組的電流是I P與I S之差。
自耦變壓器也可構造成具有多個單個抽頭點。自耦變壓器可用于沿其繞組提供不同的電壓點，或相對于其電源電壓V P增加其電源電壓（如圖所示）。
多個攻絲點
多點點擊
標記自耦變壓器繞組的標準方法是用大寫字母標記。例如，A、B、Z等用于標識電源端。通常，公共中性連接標記為N或n。對于次級抽頭，后綴數字用于表示自耦變壓器初級繞組上的所有抽頭點。這些數字通常從數字“ 1 ”開始，并按升序繼續表示所有抽頭點，如圖所示。
自耦變壓器端子標記
端子標記
自耦變壓器主要用于調整線電壓，以改變其值或使其保持恒定。如果電壓調整量很小，無論是向上還是向下，則變壓器比很小，因為V P和V S幾乎相等。電流I P和I S也幾乎相等。
因此，承載兩個電流之差的繞組部分可以由更小的導體尺寸制成，因為電流小得多，從而節省了等效雙繞組變壓器的成本。
但是，對于給定的 VA 或 KVA 額定值，自耦變壓器的調節、漏電感和物理尺寸（因為沒有第二繞組）小于雙繞組變壓器。
自耦變壓器顯然比相同 VA 額定值的傳統雙繞組變壓器便宜得多。在決定使用自耦變壓器時，通常會將其成本與等效雙繞組變壓器的成本進行比較。
這是通過比較繞組中節省的銅量來實現的。如果比率“ n ”定義為較低電壓與較高電壓的比率，則可以顯示節省的銅量為：n*99%。例如，兩個自耦變壓器節省的銅量為：
變壓器比率
自耦變壓器示例 No1
需要使用自耦變壓器將電壓從 220 伏升至 250 伏。變壓器主繞組上的線圈總匝數為 2000。確定初級抽頭點的位置、額定輸出為 10KVA 時的初級和次級電流以及節省的銅量。
升壓變壓器初級繞組匝數
自耦變壓器示例
因此，電流為 45.4 安培，負載吸收的二次電流為 40 安培，5.4 安培流過公共繞組。銅的經濟性為 88%。
自耦變壓器的缺點
自耦變壓器的主要缺點是它沒有傳統雙繞組變壓器的初級到次級繞組隔離。因此，自耦變壓器不能安全地用于將較高電壓降壓至適合較小負載的較低電壓。
如果次級側繞組開路，負載電流將停止流過初級繞組，從而停止變壓器動作，導致整個初級電壓施加到次級端子。
如果次級電路出現短路情況，則由于磁通鏈增加會損壞自耦變壓器，因此產生的電流將比等效雙繞組變壓器大得多。
由于中性連接對于初級和次級繞組都是公共的，因此次級繞組的接地會自動將初級接地，因為兩個繞組之間沒有隔離。雙繞組變壓器有時用于將設備與地面隔離。
自耦變壓器有許多用途和應用，包括啟動感應電動機、用于調節輸電線路的電壓，并且可用于在初級與次級比接近于 1 時變換電壓。
自耦變壓器也可以由傳統的雙繞組變壓器制成，通過將初級繞組和次級繞組串聯連接在一起，并且根據連接方式，次級電壓可以增加或減少初級電壓。
變矩器
除了具有固定或抽頭次級以產生特定電平的電壓輸出外，自耦變壓器類型的裝置還有另一種有用的應用，即可用于從固定電壓交流電源產生可變交流電壓。這種可變自耦變壓器 通常用于學校和大學的實驗室和科學實驗室，通常稱為自耦變壓器。
自耦變壓器
可變自耦變壓器或自耦變壓器的結構與固定型相同。與自耦變壓器一樣，它使用纏繞在層壓磁芯上的單個初級繞組，但次級電壓不是固定在某個預定的分接點，而是通過碳刷分接。
該碳刷旋轉或沿著初級繞組的裸露部分滑動，并在移動時與其接觸，提供所需的電壓水平。
然后，可變自耦變壓器包含一個碳刷形式的可變抽頭，該碳刷在初級繞組上上下滑動，從而控制次級繞組的長度，因此次級輸出電壓可以從初級電源電壓值變化到零伏。
可變自耦變壓器通常設計有大量初級繞組，以產生次級電壓，該電壓可以從每匝幾伏調整到幾分之一伏。這是因為碳刷或滑塊始終與初級繞組的一個或多個匝接觸。由于初級線圈匝數沿其長度均勻分布。然后輸出電壓與角旋轉成比例。
可調自耦變壓器
可調自耦變壓器
我們可以看到自耦變壓器可以平穩地將負載電壓從零調整到額定電源電壓。如果電源電壓在初級繞組的某個點被分接，則輸出次級電壓可能會高于實際電源電壓。可變自耦變壓器也可用于燈光調光，當用于此類應用時，它們有時被稱為“調光器”。
自耦變壓器在電氣和電子車間和實驗室中也非常有用，因為它們可用于提供可變交流電源。但需要注意使用合適的保險絲保護，以確保在故障條件下次級端子上不存在較高的電源電壓。
自耦變壓器與傳統雙繞組變壓器相比具有許多優勢。它們在相同的 VA 額定值下通常效率更高、尺寸更小，并且由于其結構中需要的銅更少，因此與具有相同 VA 額定值的雙繞組變壓器相比，其成本更低。此外，由于電阻和漏電抗較小，它們的鐵芯和銅損耗I 2 R較低，因此電壓調節優于等效雙繞組變壓器。
