三相自耦变压器的连接方式介绍

三相自耦变压器是一种自耦变压器，它可以有完全同于三相变压器的连接组，所不同的其县线圈间存在着电的联系。主要用于大功率输电变电场合。

三相自耦变压器工作原理

自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。升压和降压用不同的抽头来实现，比共用线圈少的部分抽头电压就降低，比共用线圈多的部分抽头电压就升高。其实原理和普通变压器一样的，只不过他的原线圈就是它的副线圈，一般的变压器是左边一个原线圈通过电磁感应，使右边的副线圈产生电压，自耦变压器是自己影响自己。自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的—部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，自耦变压器的其余部分称为串联绕组，同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高．这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。

在一个闭合的铁芯上绕两个或以上的线圈，当一个线圈通入交流电源时（就是初级线圈），线圈中流过交变电流，这个交变电流在铁芯中产生交变磁场，交变主磁通在初级线圈中产生自身感应电动势，同时另外一个线圈（就是次级线圈）中感应互感电动势。通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压，实现电压的变换，一般匝数比为1.5：1~2：1。因为初级和次级线圈直接相连，有跨级漏电的危险。所以不能作行灯变压器。

三相自耦变压器特点

（1）由于自耦变压器的计算小于额定容量，所以在同样的额定容量下，自耦变压器的主要尺寸较小，有效材料（硅钢和导线和结构材料（钢材）都相应减少，从而降低成本。有效材料的减少使得铜耗和铁耗也相应减少，故自耦变压器的效率较高。同时由于主要尺寸的缩小和质量的减小，可以在容许的运输条件下制造单台容量更大的变压器。但通常在自耦变压器中只有k≤2时，上述优点才明显。

（2）由于自耦变压器的短路阻抗标幺值比双绕组变压器小，故电压变化率较小，但短路电流较大。

（3）由于自耦变压器一、二次之间有电的直接联系，当高压侧过电压时会引起低压侧严重过电压。为了避免这种危险，一、二次都必须装设避雷器，不要认为一、二次绕组是串联的，一次已装、二次就可省略。

（4）在一般变压器中。有载调压装置往往连接在接地的中性点上，这样调压装置的电压等级可以比在线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧会带来所谓的相关调压问题。因此，要求自耦变压器有载调压时，只能采用线端调压方式。

三相自耦变压器优点

降压起动器中的自耦变压器的变压比是固定的，而接触式调压器的变压比是可变的。自耦变压器与同容量的一般变压器相比较，具有结构简单、用料省、体积小等优点。尤其在变压比接近于1的场合显得特别经济，所以在电压相近的大功率输电变压器中用得较多，此外在10千瓦以上异步电动机降压起动器中得到广泛使用。但是，由于初次级绕组共用一个绕组，有电的联系，因此在某些场合不宜使用，特别是不能用作行灯变压器。因此，自耦变压器与普通的双绕组变压器比较有以下优点。

1）消耗材料少，成本低。因为变压器所用硅钢片和铜线的量是和绕组的额定感应电势和额定电流有关，也即和绕组的容量有关，自耦变压器绕组容量降低，所耗材料也减少，成本也低。

2）损耗少效益高。由于铜线和硅钢片用量减少，在同样的电流密度及磁通密度时，自耦变压器的铜损和铁损都比双绕组变压器减少，因此效益较高。

3）便于运输和安装。因为它比同容量的双绕组变压器重量轻，尺寸小，占地面积小。

4）提高了变压器的极限制造容量。变压器的极限制造容量一般受运输条件的限制，在相同的运输条件的限制，在相同的运输条件下，自耦变压器容量可比双绕组变压器制造大一些。

三相自耦变压器缺点

在电力系统中采用自耦变压器，也会有不利的影响。其缺点如下：

1）使电力系统短路电流增加。由于自耦变压器的高、中压绕组之间有电的联系，其短路阻抗只有同容量普通双绕组变压器的（1-k/1）平方倍，因此在电力系统中采用自耦变压器后，将使三相短路电流显著增加。又由于自耦变压器中性点必须直接接地，所以将使系统的单相短路电流大为增加，有时甚至超过三相短路电流。

2）造成调压上的一些困难。主要也是因其高、中压绕组有电的联系引起的自耦变压器可能的调压方式有三种，第一种是在自耦变压器绕组内部装设带负荷改变分头位置的调压装置;第二种是在高压与中压线路上装设附加变压器。而这三种方法不仅是制造上存在困难，不经济，且在运行中也有缺点（如影响第三绕组的电压），解决得都不够理想。

3）使绕组的过电压保护复杂。由于高、中压绕组的自耦联系，当任一侧落入一个波幅与该绕组绝缘水平相适应的雷电冲击波时，另一侧出现的过电压冲击的波幅则可能超出该绝缘水平。为了避免这种现象的发生，必须在高、中压两侧出线端都装一组阀型避雷器。

4）使继电保护复杂。尽管自耦变压器存在着一定的缺点，但各国还是非常重视自耦变压器的应用，主要是与电力系统向大容量高电压的发展是分不开的，随着容量增大，电压升高，自耦变压器的优点就更为显著。

三相自耦变压器的连接

为了提高经济效益，三相自耦变压器常采用星形连接，而且中性点直接接地，其接线如下图（a）所示。在三相三个铁芯柱上布置每相的高压绕组，然后将中性点N连接起来接成星形。根据低压侧电压的数值，在高压绕组的适当匝数位置引出抽头，作为低压侧a、b、c的引出线端。下图（b）为其电气原理图。采用星形连接方式的自耦变压器高、低压侧的线电压的相位是相同的，其接线组别用YNa0标示。

三相星形连接自耦变压器

（a）绕组连接图；（b）电气原理图