具有双电压额定值的变压器配置

具有双电压额定值的变压器使用多个H和X绕组运行，每个绕组能够处理不同的电压。配置涉及这些绕组的串联或并联，影响整体电压输出。

例如，H 绕组双电压额定值为 240 V 和 480 V 以及 X 绕组双电压额定值为 24 V 和 48 V 的变压器可指定为 240 x 480 – 24 x 48。变压器的电压比由这些绕组的互连方式决定，串联连接组合电压，而并联连接保持各个绕组的电压。这种配置允许灵活的电源和对不同电压需求的高效管理。此外，本文还介绍了双电压变压器及其相关绕组连接的额定功率。

有些变压器可能有一个以上的H绕组和一个以上的X绕组，但只能使用一个电压。图1中的图显示了具有两个H绕组和两个X绕组的常见变压器配置。这种类型的变压器是双电压额定变压器，电压比取决于绕组的连接方式。

* 图1. 双电压额定变压器，带有两个H线圈和两个X线圈。图片由艾哈迈德·谢赫提供*

串联和并联绕组

如果变压器的双电压额定值为 H 绕组为 240 V 或 480 V，X 绕组的额定电压为 24 V 或 48 V，则额定电压将指定为 240 x 480 – 24 x 48。两个额定电压中的较低者始终是其中一个变压器绕组的额定电压。该变压器的 H 绕组每个额定电压为 240 V。如果将两个 H 绕组串联，则每个绕组两端可以有 240 V 电压，两个串联绕组上总共有 480 V。

如果将两个绕组并联，则每个绕组可以具有240 V，但由于它们是并联的，因此两个绕组的总电压为240 V。因此，480 V或240 V都可以为H绕组供电，并且每个绕组的电压仍然不会超过绕组的额定电压。这种类型的变压器的额定电压写为240 x 480。我们将此符号读作“240 V 或 480 V”。

X绕组也存在同样的情况。如果每个绕组有足够的匝数，因此其中感应电压为24 V，则并联的两个X绕组在每个绕组上将有24 V，两个绕组并联。如果两个X绕组正确串联，则一个绕组的24 V将加上第二个绕组的24 V，两个绕组的总电压将为48 V。

双电压互感器的变压器图通常以不同的方式绘制，如图2所示，以便更容易表示每个电压的连接。

* 图2. 双电压互感器的标准示意图。图片由艾哈迈德·谢赫提供*

**技术提示： **高压连接是串联的——奇数到偶数。低压连接是并联的——偶数到偶数和奇数到奇数。

双电压变压器的高压连接始终要求您连接绕组的奇数端和偶数端以进行串联连接。低压连接始终要求连接绕组的偶数端和奇数端。在我们的示例中，如果我们的电源电压为480 V，则将H2连接到H3，然后向H1和H4供电，如图3所示。

* 图3. 双电压变压器，显示H绕组串联以获得更高额定电压。图片由艾哈迈德·谢赫提供*

对于 240 V 电源，连接 H1 和 H3 以及 H2 和 H4，然后为两对供电。在图4中，两个绕组可能看起来不是并联的，但这仅仅是因为引线在图中的表示方式。两个绕组（H1 和 H3）的起点在左侧，每个绕组的末端（H2 和 H4）在右侧。240 V 电源连接到每个绕组——其中一根 240 V 电源线连接到 H1，另一根连接到 H2。H3 和 H4 绕组也是如此。两个绕组并联，每个绕组的电源电压相同。

* 图4. 并联的双电压互感器，以较低的额定电压。图片由艾哈迈德·谢赫提供*

我们讨论的关于 H 绕组的所有内容也适用于 X 绕组。对于更高的电压，连接 X2 和 X3，然后将负载连接到 X1 和 X4。对于较低的电压，连接 X1 和 X3 以及 X2 和 X4，然后将负载连接到两对，即 X1 和 X3 以及 X2 和 X4。请记住，初级绕组可以是H或X绕组，具体取决于变压器是降压变压器还是升压变压器。

用于三线制系统的变压器连接

双绕组变压器的次级绕组可以串联连接，因此不仅绕组的两端都可以连接到负载，而且两个绕组串联的点也可以连接。这是系统的中立性。以这种方式连接时，我们有一个三线制或双电压系统。在这种变压器连接中，输出电压要么是一个绕组电压的两倍，要么是一个绕组的电压。如果变压器次级绕组的额定电压为 120 V，则此类变压器连接的额定电压将列为 12/240，/ 表示输出电压可以是 120 V 或 240 V，两种电压都可以随时使用。图5显示了采用这种三线连接的变压器。

* 图5. 额定电压为 480 – 240 / 120 的变压器，从 480 V 电源为三线系统供电。图片由艾哈迈德·谢赫提供*

**技术提示： **如果可以做到这一点，国家电气规范要求中性点接地，以便系统上的任何点对接地导体的电位超过 150 伏。

同样的双电压三线制也可以由额定电压为 480 – 240 x 120 的变压器创建，只要将引线连接到 X2 和 X3 的连接点并从变压器中取出作为系统的中性线。

双电压互感器的额定功率

KVA 的额定功率由每个绕组设计在额定电压下承载的电流量决定。在我们的两个不同额定电压的变压器示例中，无论我们选择哪种电压，变压器的额定功率都是相同的。但是，通过变压器的总电流必须改变，以在不同电压下提供相同的功率。为了在选择较低额定电压时提供相同的功率，总电流是选择较高电压时流动的电流的两倍。如何设计相同的绕组来承载两个不同的电流而不会过热？

**技术提示： **双电压互感器的不同电压不会改变每个绕组的最大电流要求。

如果我们连接更高额定电压的绕组，它们是串联的，因此通过一个绕组的总电流与通过另一个绕组的总电流相同。在较高电压下具有相同功率的情况下，电流将是较低电压下的一半。

当绕组连接为较低电压时，它们并联连接。通过每个并联绕组的电流将相加，得到变压器的总电流;每个绕组承载总电流的一半。因此，在具有相同功率的较低电压下，每个绕组在较高电压下承载的电流相同，但总电流将是较高电压下的两倍。图6显示了串联和并联的电流。每种情况下，每个绕组可以安全承载的最大电流是相同的;无论是串联还是并联，它们都是相同的绕组。

图6. 功率相同，线圈承载的电流不超过并联或串联连接中的最大电流。图片由艾哈迈德·谢赫提供

在该示例中，如果变压器的额定功率为 4.8 KVA，则 H 绕组必须足够大，以便在 480 V 时承载 10 安培，但在 240 V 时也能承载 20 安培：

[frac{4.8KVA}{480V}=10，amps]

[frac{4.8KVA}{240V}=20，amps]

当它们串联以获得高压时，通过每个 H 绕组的电流为 10 安培。当并联低压时，每个绕组还将承载 10 安培，在 240 V 时总共 20 安培。每种情况下的总功率为 4.8 KVA，无论使用哪种电压连接，每个绕组必须设计为承载的总电流为 10 安培。

双电压变压器要点

双电压互感器在现代电气系统中至关重要，在管理不同电压要求的电源方面具有适应性和效率。通过串联和并联实现在不同绕组和电压之间切换的能力使这些变压器用途广泛且极具价值。它们为各种应用提供了实用的解决方案，允许无缝集成到需要不同电压电平的系统中。通过有效地调节和分配电力，双电压变压器提高了操作灵活性并优化了能源利用率，使其成为电气工程和电源管理的重要组成部分。