自耦變壓器（Autotransformer）是一種特殊類型的變壓器，它只有一個(gè)繞組，但在電氣上可以實(shí)現(xiàn)升壓或降壓的功能。自耦變壓器與普通變壓器的區(qū)別在于它們的繞組結(jié)構(gòu)和能量傳遞方式。下面是對自耦變壓器工作原理的介紹及圖解。

自耦變壓器的結(jié)構(gòu)

自耦變壓器由一個(gè)單一的繞組組成，這個(gè)繞組既作為繞組，又作為二次繞組。繞組的一部分作為側(cè)，另一部分作為二次側(cè)。在某些情況下，整個(gè)繞組的一部分既是側(cè)的一部分，又是二次側(cè)的一部分。

工作原理

電磁感應(yīng)：自耦變壓器基于電磁感應(yīng)原理工作。當(dāng)交流電壓V1施加到自耦變壓器的初級(jí)側(cè)（側(cè)）繞組時(shí)，會(huì)在繞組中產(chǎn)生交變磁場，從而在整個(gè)繞組上感應(yīng)出一個(gè)電動(dòng)勢。

分壓原理：由于自耦變壓器只有一個(gè)繞組，因此這個(gè)繞組會(huì)同時(shí)作為側(cè)和二次側(cè)。電動(dòng)勢在繞組各部分上分布形成不同的電壓。如果我們從繞組的某一點(diǎn)抽取電壓，就可以獲得與輸入電壓成比例的輸出電壓V2。

能量傳遞：在自耦變壓器中，一部分能量通過電磁感應(yīng)傳遞（如普通變壓器），而另一部分能量則通過導(dǎo)電連接直接傳遞。因此，自耦變壓器比普通變壓器更高效且體積更小。

以下是自耦變壓器的簡化示意圖：

------ A ----------- B --------------- C

| | |

| V1 (輸入) V2 (輸出)

A-C 總繞組：整個(gè)繞組的總電壓為輸入電壓V1。

A-B 部分繞組：這一部分繞組既是側(cè)的一部分，又是二次側(cè)的一部分。

B-C 部分繞組：這一部分繞組只屬于二次側(cè)。

電壓關(guān)系

設(shè)：

( V_1 ) 為側(cè)輸入電壓（A-C之間的電壓）。

( V_2 ) 為二次側(cè)輸出電壓（A-B之間的電壓）。

( N_1 ) 為總繞組匝數(shù)（A-C繞組匝數(shù)）。

( N_2 ) 為部分繞組匝數(shù)（A-B繞組匝數(shù)）。

則有關(guān)系式：

[ \frac{V_2}{V_1} = \frac{N_2}{N_1} ]

優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

體積小、重量輕、成本低。

效率高，因?yàn)椴糠帜芰恐苯油ㄟ^導(dǎo)電路徑傳輸。

缺點(diǎn)：

無法提供電氣隔離，因?yàn)閭?cè)和二次側(cè)共享同一個(gè)繞組。

如果繞組故障，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效。

應(yīng)用

自耦變壓器通常用于需要電壓調(diào)節(jié)但不要求電氣隔離的場合，如：

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器。

調(diào)壓器。

電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)整設(shè)備等。

在使用自耦變壓器時(shí)，需要特別注意其不提供電氣隔離的特性，以確保應(yīng)用場景的安全性。