通信線路的防護(hù)設(shè)備中也會使用自耦變壓器等保護(hù)設(shè)備。下面介紹自耦變壓器和其他保護(hù)性變壓器的相關(guān)知識。

　　自耦變壓器概述

　　自耦變壓器是指它的繞組是，初級和次級在同一條繞組上的變壓器。根據(jù)結(jié)構(gòu)還可細(xì)分為可調(diào)壓式和固定式。

　　自耦變壓器定義

　　自耦變壓器：初、次級無須絕緣的特種變壓器。這個定義有點“深奧”。讓我們換一種說法：輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器?；蛘哒f，初級和次級在同一條繞阻上的變壓器。那么，什么是初級和次級呢?我們會在下文加以介紹。

　　中文名：自耦變壓器

　　外文名：Auto Transformer

　　別稱：無

　　應(yīng)用學(xué)科：信息通信

　　特點：初級線圈、次級線圈、同一繞組

　　自耦變壓器特點 ⑴由于自耦變壓器的計算容量小于額定容量.所以在同樣的額定容量下，自耦變壓器的主要尺寸較小，有效材料(硅鋼片和導(dǎo)線)和結(jié)構(gòu)材料(鋼材)都相應(yīng)減少，從而降低了成本。有

　　自耦變壓器 效材料的減少使得銅耗和鐵耗也相應(yīng)減少，故自耦變壓器的效率較高。同時由于主要尺寸的縮小和質(zhì)量的減小，可以在容許的運輸條件下制造單臺容量更大的變壓器。但通常在自耦變壓器中只有k≤2時，上述優(yōu)點才明顯。

　?、朴捎谧择钭儔浩鞯亩搪纷杩箻?biāo)幺值比雙繞組變壓器小，故電壓變化率較小，但短路電流較大。

　　⑶由于自耦變壓器一、二次之間有電的直接聯(lián)系，當(dāng)高壓側(cè)過電壓時會引起低壓側(cè)嚴(yán)重過電壓。為了避免這種危險，一、二次都必須裝設(shè)避雷器，不要認(rèn)為一、二次繞組是串聯(lián)的，一次已裝、二次就可省略。

　　⑷在一般變壓器中。有載調(diào)壓裝置往往連接在接地的中性點上，這樣調(diào)壓裝置的電壓等級可以比在線端調(diào)壓時低。而自耦變壓器中性點調(diào)壓側(cè)會帶來所謂的相關(guān)調(diào)壓問題。因此，要求自耦變壓器有載調(diào)壓時，只能采用線端調(diào)壓方式。

　　自耦變壓器基本原理

　　自耦變壓器降壓啟動控制線路 在一個閉合的鐵芯上繞兩個或以上的線圈，當(dāng)一個線圈通入交流電源時(就是初級線圈)，線圈中流過交變電流，這個交變電流在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場，交變主磁通在初級線圈中產(chǎn)生自身感應(yīng)電動勢，同時另外一個線圈(就是次級線圈)中感應(yīng)互感電動勢。通過改變初、次級的線圈匝數(shù)比的關(guān)系來改變初、次級線圈端電壓，實現(xiàn)電壓的變換，一般匝數(shù)比為1.5：1~2：1。因為初級和次級線圈直接相連，有跨級漏電的危險。所以不能作行燈變壓器。

　　干式區(qū)別

　　在電網(wǎng)中，從220KV電壓等級才開始有自耦變壓器，多用作電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)變。220KV以下幾乎沒有自耦變壓器。自耦變壓器在較低電壓下是使用最多是用來作為電機(jī)降壓啟動使用。

　　對于干式變壓器來講，它的絕緣介質(zhì)是樹脂之類的固體，沒有油浸式變壓器中的絕緣油，所以稱為干式。干式變壓器由于散熱條件差，所以容量不能做得很大，一般只有中小型變壓器，電壓等級也基本上在35KV及以下，但國內(nèi)外也都已經(jīng)有額定電壓達(dá)到66kV甚至更高的干式變壓器，容量也可達(dá)30000kVA甚至更高。

　　工作原理

　　自耦變壓器零序差動保護(hù)原理圖

　　自耦變壓器 1.自耦變壓器是輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器.升壓和降壓用不同的抽頭來實現(xiàn).比共用線圈少的部分抽頭電壓就降低.比共用線圈多的部分抽頭電壓就升高。

　?、财鋵嵲砗推胀ㄗ儔浩饕粯拥?，只不過他的原線圈就是它的副線圈。一般的變壓器是左邊一個原線圈通過電磁感應(yīng)，使右邊的副線圈產(chǎn)生電壓，自耦變壓器是自己影響自己。

　　⒊自耦變壓器是只有一個繞組的變壓器，當(dāng)作為降壓變壓器使用時，從繞組中抽出一部分線匝作為二次繞組;當(dāng)作為升壓變壓器使用時，外施電壓只加在繞組的—部分線匝上。通常把同時屬于一次和二次的那部分繞組稱為公共繞組，自耦變壓器的其余部分稱為串聯(lián)繞組，同容量的自耦變壓器與普通變壓器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且變壓器容量越大，電壓越高.這個優(yōu)點就越加突出。因此隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、電壓等級的提高和輸送容量的增大，自耦變壓器由于其容量大、損耗小、造價低而得到廣泛應(yīng)用。

　　三相自耦變壓器 由電磁感應(yīng)的原理可知，變壓器并不要有分開的原繞組和副繞組，只有一個線圈也能達(dá)到變換電壓的目的.在圖1中，當(dāng)變壓器原繞組W1接入交流電源U1時，變壓器原繞組每匝的電壓降，電壓平均分配在變壓器原繞組1,2，變壓器副繞組W2的電壓等于原繞組每匝電壓乘以3,4的匝數(shù).在U1不變的下，變更W1和W2的比例，就得到不同的U2值.這種原，副繞組直接串聯(lián)，自行耦合的變壓器就叫自耦變壓器，又叫單圈變壓器。普通變壓器的原，副繞組是互相絕緣的，只用磁的聯(lián)系而沒有電的聯(lián)系，依線圈組數(shù)的不同，這種變壓器又可分為雙圈變壓器或多圈變壓器.由電磁感應(yīng)的原理可知，并不要有分開的原繞組和副繞組，只有一個線圈也能達(dá)到變換電壓的目的.在圖1中，當(dāng)原繞組W1接入交流電源U1時，原繞組每匝的電壓降，電壓平均分配在原繞組1,2，，副繞組W2的電壓等于原繞組每匝電壓乘以3,4的匝數(shù).在U1不變的下，變更W1和W2的比例，就得到不同的U2值。這種原、副繞組直接串聯(lián)，自行耦合的變壓器稱為自耦變壓器，又叫單圈變壓器.自耦變壓器的各種運行方式 自耦變壓器中的電壓，電流和匝數(shù)的關(guān)系和變壓器，既：U1/U2=W1/W2=I2/I1=K

　　自耦變壓器最大特點是，副繞組是原繞組的一部分(如圖1的自耦降壓變壓器)，或原繞組是副繞組的一部分(如圖2的自耦升壓變壓器)。

　　自耦變壓器原、副繞組的電流方向和普通變壓器一樣是相反的。

　　在忽略變壓器的激磁電流和損耗的情況下，可有如下關(guān)系式

　　降壓：I2=I1+I,I=I2-I1

　　升壓：I2=I1-I,I=I1-I2

　　P1=U1I1,P2=U2I2

　　式中：

　　I1是原繞組電流，I2是副繞組電流

　　U1是原繞組電壓，U2是副繞組電壓

　　P1是原繞組功率，P2是副繞組功率

　　自耦變壓器功能配置

　　技術(shù)參數(shù)

　　額定功率：50/60(KVA)

　　效率(η)：99%

　　電 壓 比：400/220(V)

　　外形結(jié)構(gòu)：立式

　　冷卻方式：自然冷式

　　防潮方式：開放式

　　繞組數(shù)目：自耦

　　鐵心結(jié)構(gòu)：殼式

　　冷卻形式：干式

　　鐵心形狀：E型

　　電源相數(shù)：三相

　　頻率特性：低頻

　　型 號：Satons-OSG

　　應(yīng)用范圍：特種

　　自耦變壓器

　　自耦變壓器是一種圈式變壓器，初級和次級共同用一個繞組，也就是共同用一個零線，其變壓比有固定的和可調(diào)的兩種。

　　自耦變壓器

　　自耦變壓器優(yōu)點

　　降壓起動器中的自耦變壓器的變壓比是固定的，而接觸式調(diào)壓器的變壓比是可變的。自耦變壓器與同容量的一般變壓器相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、用料省、體積小等優(yōu)點。尤其在變壓比接近于1的場合顯得特別經(jīng)濟(jì)，所以在電壓相近的大功率輸電變壓器中用得較多，此外在10千瓦以上異步電動機(jī)降壓起動器中得到廣泛使用。但是，由于初次級繞組共用一個繞組，有電的聯(lián)系，因此在某些場合不宜使用，特別是不能用作行燈變壓器。因此，自耦變壓器與普通的雙繞組變壓器比較有以下優(yōu)點。

　　1)消耗材料少，成本低。因為變壓器所用硅鋼片和銅線的量是和繞組的額定感應(yīng)電勢和額定電流有關(guān)，也即和繞組的容量有關(guān)，自耦變壓器繞組容量降低，所耗材料也減少，成本也低。

　　2)損耗少效益高。由于銅線和硅鋼片用量減少，在同樣的電流密度及磁通密度時，自耦變壓器的銅損和鐵損都比雙繞組變壓器減少，因此效益較高。

　　3)便于運輸和安裝。因為它比同容量的雙繞組變壓器重量輕，尺寸小，占地面積小。

　　4)提高了變壓器的極限制造容量。變壓器的極限制造容量一般受運輸條件的限制，在相同的運輸條件的限制，在相同的運輸條件下，自耦變壓器容量可比雙繞組變壓器制造大一些。

　　自耦變壓器缺點

　　在電力系統(tǒng)中采用自耦變壓器，也會有不利的影響。其缺點如下：

　　1)使電力系統(tǒng)短路電流增加。

　　由于自耦變壓器的高、中壓繞組之間有電的聯(lián)系，其短路阻抗只有同容量普通雙繞組變壓器的(1-k/1)平方倍，因此在電力系統(tǒng)中采用自耦變壓器后，將使三相短路電流顯著增加。又由于自耦變壓器中性點必須直接接地，所以將使系統(tǒng)的單相短路電流大為增加，有時甚至超過三相短路電流。

　　2)造成調(diào)壓上的一些困難。

　　主要也是因其高、中壓繞組有電的聯(lián)系引起的自耦變壓器可能的調(diào)壓方式有三種，第一種是在自耦變壓器繞組內(nèi)部裝設(shè)帶負(fù)荷改變分頭位置的調(diào)壓裝置;第二種是在高壓與中壓線路上裝設(shè)附加變壓器。而這三種方法不僅是制造上存在困難，不經(jīng)濟(jì)，且在運行中也有缺點(如影響第三繞組的電壓)，解決得都不夠理想。

　　3)使繞組的過電壓保護(hù)復(fù)雜。

　　由于高、中壓繞組的自耦聯(lián)系，當(dāng)任一側(cè)落入一個波幅與該繞組絕緣水平相適應(yīng)的雷電沖擊波時，另一側(cè)出現(xiàn)的過電壓沖擊的波幅則可能超出該絕緣水平。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，必須在高、中壓兩側(cè)出線端都裝一組閥型避雷器。

　　4)使繼電保護(hù)復(fù)雜。

　　盡管自耦變壓器存在著一定的缺點，但各國還是非常重視自耦變壓器的應(yīng)用，主要是與電力系統(tǒng)向大容量高電壓的發(fā)展是分不開的，隨著容量增大，電壓升高，自耦變壓器的優(yōu)點就更為顯著。

　　自耦變壓器應(yīng)用

　　自耦變壓器在不需要初、次級隔離的場合都有應(yīng)用，具有體積小、耗材少、效率高的優(yōu)點。常見的交流(手動旋轉(zhuǎn))調(diào)壓器、家用小型交流穩(wěn)壓器內(nèi)的變壓器、三相電機(jī)自耦減壓起動箱內(nèi)的變壓器等等，都是自耦變壓器的應(yīng)用范例。

　　隨著中國電氣化鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，自耦變壓器(AT)供電方式得到了長足的發(fā)展。由于自耦變壓器供電方式非常適用于大容量負(fù)荷的供電，對通信線路的干擾又較小，因而被客運專線以及重載貨運鐵路所廣泛采用。早期中國鐵路專用自耦變壓器主要依靠進(jìn)口，成本較高且維護(hù)不便。

　　運行方式

　　電力系統(tǒng)中常采用三繞組自耦變壓器作為聯(lián)絡(luò)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(cè)均為110千伏以上的系統(tǒng)。其運行方式有以下5種。

　　自耦變壓器

　?、俑邏簜?cè)向中壓側(cè)或中壓側(cè)向高壓側(cè)送電，如圖2a所示。實線方向為高壓側(cè)向中壓側(cè)送電，虛線表示中壓側(cè)向高壓側(cè)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(shè)計有所差異，所以在這種運行方式下，如果中壓布置在高低壓之間，一般可以傳輸全部額定容量;如果中壓繞組靠鐵心布置，則由于漏磁通在結(jié)構(gòu)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S1n的70～80%。

　?、诟邏簜?cè)向低壓側(cè)或低壓側(cè)向高壓側(cè)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S3n。

　　③中壓側(cè)向低壓側(cè)或低壓側(cè)向中壓側(cè)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(cè)同時向中壓側(cè)和低壓側(cè)或低壓側(cè)和中壓側(cè)同時向高壓側(cè)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(lián)繞組)的額定容量。

　?、葜袎簜?cè)同時向高壓側(cè)和低壓側(cè)或高壓側(cè)和低壓側(cè)同時向中壓側(cè)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。

　　自耦變壓器相關(guān)變壓器

　　中和變壓器

　　中和變壓器(Neutralizing Transformer)：降低強(qiáng)電線對通信線產(chǎn)生影響的一種裝置。它的次級線圈個數(shù)與通信導(dǎo)線數(shù)相同，并且直接串入通信導(dǎo)線;它的初級線圈串接入兩端接地的領(lǐng)示線。這樣強(qiáng)電線與領(lǐng)示線中的電流，會對通線線路產(chǎn)生相應(yīng)的對地電位。它改變了通信導(dǎo)線的電位分布情況，確保通信線路沿線的對地電位都不超過限定值。這種串接的方法不會改變通信線路的對地絕緣，同時起到了保護(hù)通信線路的作用。它的缺點就是需要多加一根領(lǐng)示線。

　　屏蔽變壓器

　　屏蔽變壓器(Reduction Transformer)：屏蔽變壓器又稱為降低變壓器。它的工作原理和中和變壓器是相同的，用于通信電纜保護(hù)。它的次級錢圈是一個總體，由一段纜心或電纜本身的纜心繞成，不需要對導(dǎo)線單獨設(shè)置次級線圈;而它的初級線圈由絕緣銅線繞成，直接串接在電纜的外皮中。

　　分隔變壓器

　　分隔變壓器(Isolating Transformer)：防止強(qiáng)電線對通信線產(chǎn)生影響的一種保護(hù)裝置。又稱為絕緣變壓器。它的工作原理是把變比1:1的初、次級線圈分別插接到一對通信導(dǎo)線上，這樣將導(dǎo)線分隔為多段，降低了導(dǎo)線上的感應(yīng)縱電勢，對通信線路起到了保護(hù)作用。適用于音頻通信線路，但使用分隔變壓器的通信線路上不能進(jìn)行直流測試和傳送直流信號了。

　　吸流變壓器

　　吸流變壓器(Booster Transformer)：它是用在交流電氣化鐵路供電系統(tǒng)上的，是用來降低對鄰近通信線路影響的一種器件。它會把原來逸入大地的電流強(qiáng)行吸附到專門架設(shè)的回流線上，并將電流引入牽引變電站。既節(jié)能降耗，又對通信線路起到了保護(hù)作用。