自耦變壓器

　　原繞組和副繞組間除瞭有磁的聯繫外，還有電聯繫的變壓器。比普通變壓器節省材料，體積小，占地少，投資和運行費用少，效率也較高。常用於聯接不同電壓等級的電力系統。據此原理製成的自耦調壓器在實驗室中得到廣泛應用。

　　原理與特性　自耦變壓器與普通變壓器的工作原理基本相同。

圖1是單相自耦變壓器的原理接線圖。圖中的bc繞組稱為串聯繞組，cd繞組稱為公共繞組。自耦變壓器原邊和副邊各電量之間存在如下的近似關系：

　　電壓關系：

U₁/U₂=N₁/N₂=n

　　電流關系：

I₁/I₂=N₂/N₁=1/n

I/I₁=n－1

　　視在功率關系：U₁I₁=U₂I₂=U₂I₁+U₂I

式中 U ₁、 I ₁和( U ₁＋ I ₁)分別是原邊電壓、電流和視在功率； U ₂、 I ₂和( U ₂＋ I ₂)分別是副邊電壓、電流和視在功率； N ₁是原邊匝數； N ₂是副邊匝數； n是匝數比，也就是變比。習慣上 n取大於或等於1的數，而不取小於1的數。

　　從視在功率關系可以看出，自耦變壓器傳輸的視在功率由兩部分組成。一部分為U₂I₁，它等於(U₂I₂/n)，表示通過串聯繞組、利用電路直接傳輸到副邊的部分；另一部分為U₂I，它等於

，表示通過公共繞組利用電磁感應傳輸到副邊的部分。變壓器的體積重量、鐵心斷面積等都是由電磁感應傳輸的那部分額定視在功率（容量）決定的。對自耦變壓器來說，就是公共繞組的容量 U ₂ I，稱為標準容量。自耦變壓器的容量為副邊輸出的額定視在功率。它等於標準容量乘以效益系數 K _eff。

其值總小於1，即自耦變壓器的標準容量總小於它的容量。換句話說，較小、較輕的自耦變壓器可以完成較大、較重的普通變壓器相同的工作。當原邊和副邊電壓相差不大時，變比 n接近於1，效益系數 K _eff很大，采用自耦變壓器傳輸電功率的效益就十分顯著。

　　自耦變壓器有單相的，也有三相的，還有三繞組的。三繞組自耦變壓器的第三繞組與第一、二兩個繞組僅有磁的聯系而沒有電的直接聯系。

　　運行方式　電力系統中常采用三繞組自耦變壓器作為聯絡變壓器，以減少投資和運行費用。它有高壓、中壓和低壓3個繞組。通常其高壓和中壓側均為110千伏以上的系統。其運行方式有以下5種。

　　①高壓側向中壓側或中壓側向高壓側送電，如圖2a所示。實線方向為高壓側向中壓側送電，虛線表示中壓側向高壓側送電。因為高中低三個繞組與鐵心的相對位置，在制造時與設計有所差異，所以在這種運行方式下，如果中壓佈置在高低壓之間，一般可以傳輸全部額定容量；如果中壓繞組靠鐵心佈置，則由於漏磁通在結構中會引起較大的附加損耗，其最大傳輸功率s往往限制在額定容量S_1n的70～80％。

　　②高壓側向低壓側或低壓側向高壓側送電，如圖2b所示。此時功率全部通過磁路傳輸，其最大傳輸功率不得超過低壓繞組的額定容量S_3n。

　　③中壓側向低壓側或低壓側向中壓側送電，如圖2c所示。這種情況與第2種運行方式相同。

　　④高壓側同時向中壓側和低壓側或低壓側和中壓側同時向高壓側送電，如圖2d所示。在這種運行方式下，最大允許的傳輸功率不得超過自耦變壓器高壓繞組（即串聯繞組）的額定容量。

　　⑤中壓側同時向高壓側和低壓側或高壓側和低壓側同時向中壓側送電，如圖2e所示。在這種運行方式中，中壓繞組（即公共繞組）為原繞組，而其他兩個為副繞組。因此，最大傳輸功率受公共繞組容量的限制。