具有雙電壓額定值的變壓器配置

具有雙電壓額定值的變壓器使用多個H和X繞組運行，每個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決定，串聯(lián)連接組合電壓，而并聯(lián)連接保持各個繞組的電壓。這種配置允許靈活的電源和對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繞組連接的額定功率。

有些變壓器可能有一個以上的H繞組和一個以上的X繞組，但只能使用一個電壓。圖1中的圖顯示了具有兩個H繞組和兩個X繞組的常見變壓器配置。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H線圈和兩個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。兩個額定電壓中的較低者始終是其中一個變壓器繞組的額定電壓。該變壓器的 H 繞組每個額定電壓為 240 V。如果將兩個 H 繞組串聯(lián)，則每個繞組兩端可以有 240 V 電壓，兩個串聯(lián)繞組上總共有 480 V。

如果將兩個繞組并聯(lián)，則每個繞組可以具有240 V，但由于它們是并聯(lián)的，因此兩個繞組的總電壓為240 V。因此，480 V或240 V都可以為H繞組供電，并且每個繞組的電壓仍然不會超過繞組的額定電壓。這種類型的變壓器的額定電壓寫為240 x 480。我們將此符號讀作“240 V 或 480 V”。

X繞組也存在同樣的情況。如果每個繞組有足夠的匝數，因此其中感應電壓為24 V，則并聯(lián)的兩個X繞組在每個繞組上將有24 V，兩個繞組并聯(lián)。如果兩個X繞組正確串聯(lián)，則一個繞組的24 V將加上第二個繞組的24 V，兩個繞組的總電壓將為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電壓的連接。

* 圖2. 雙電壓互感器的標準示意圖。圖片由艾哈邁德·謝赫提供*

**技術提示： **高壓連接是串聯(lián)的——奇數到偶數。低壓連接是并聯(lián)的——偶數到偶數和奇數到奇數。

雙電壓變壓器的高壓連接始終要求您連接繞組的奇數端和偶數端以進行串聯(lián)連接。低壓連接始終要求連接繞組的偶數端和奇數端。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*

對于 240 V 電源，連接 H1 和 H3 以及 H2 和 H4，然后為兩對供電。在圖4中，兩個繞組可能看起來不是并聯(lián)的，但這僅僅是因為引線在圖中的表示方式。兩個繞組（H1 和 H3）的起點在左側，每個繞組的末端（H2 和 H4）在右側。240 V 電源連接到每個繞組——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。兩個繞組并聯(lián)，每個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*

我們討論的關于 H 繞組的所有內容也適用于 X 繞組。對于更高的電壓，連接 X2 和 X3，然后將負載連接到 X1 和 X4。對于較低的電壓，連接 X1 和 X3 以及 X2 和 X4，然后將負載連接到兩對，即 X1 和 X3 以及 X2 和 X4。請記住，初級繞組可以是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載，而且兩個繞組串聯(lián)的點也可以連接。這是系統(tǒng)的中立性。以這種方式連接時，我們有一個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繞組電壓的兩倍，要么是一個繞組的電壓。如果變壓器次級繞組的額定電壓為 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*

**技術提示： **如果可以做到這一點，國家電氣規(guī)范要求中性點接地，以便系統(tǒng)上的任何點對接地導體的電位超過 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 的額定功率由每個繞組設計在額定電壓下承載的電流量決定。在我們的兩個不同額定電壓的變壓器示例中，無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提供相同的功率，總電流是選擇較高電壓時流動的電流的兩倍。如何設計相同的繞組來承載兩個不同的電流而不會過熱？

**技術提示： **雙電壓互感器的不同電壓不會改變每個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，因此通過一個繞組的總電流與通過另一個繞組的總電流相同。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。

當繞組連接為較低電壓時，它們并聯(lián)連接。通過每個并聯(lián)繞組的電流將相加，得到變壓器的總電流;每個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，每個繞組可以安全承載的最大電流是相同的;無論是串聯(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 時承載 10 安培，但在 240 V 時也能承載 20 安培：

[frac{4.8KVA}{480V}=10，amps]

[frac{4.8KVA}{240V}=20，amps]

當它們串聯(lián)以獲得高壓時，通過每個 H 繞組的電流為 10 安培。當并聯(lián)低壓時，每個繞組還將承載 10 安培，在 240 V 時總共 20 安培。每種情況下的總功率為 4.8 KVA，無論使用哪種電壓連接，每個繞組必須設計為承載的總電流為 10 安培。

雙電壓變壓器要點

雙電壓互感器在現代電氣系統(tǒng)中至關重要，在管理不同電壓要求的電源方面具有適應性和效率。通過串聯(lián)和并聯(lián)實現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值。它們?yōu)楦鞣N應用提供了實用的解決方案，允許無縫集成到需要不同電壓電平的系統(tǒng)中。通過有效地調節(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。