自耦变压器（电磁耦合变压器）

自耦变压器

电磁耦合变压器

自耦变压器是指它的绕组是初级和次级在同一条绕组上的变压器，原、副绕组直接串联，自行耦合的变压器。根据结构还可细分为可调压式和固定式。自耦的耦是电磁耦合的意思，普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量，原副边没有直接电的联系，自耦变压器原副边有直接电的联系，它的低压线圈就是高压线圈的一部分。通信线路的防护设备中也会使用自耦变压器等保护设备。

简介

自耦变压器副边绕组是原边绕组的一个组成部分，这样的变压器看起来仅有一个绕组，故也称“单绕组变压器”。原副边耦合电感可根据电路理论中异名端相连的三端耦合电感进行解耦。在原边施加电压且副边短路，或副边施加电压且原边短路，均可求得归算至自耦变压器原边或副边的等效漏抗。自耦变压器是初、次级无须绝缘的特种变压器，即输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。或者说，初级和次级在同一条绕阻上的变压器。

特点

(1)自耦变压器的优点:

与通过容量相同的变压器进行比较可以看出:自耦变压器的原材料(铜、硅钢片、绝缘材料)较少，因此造价低；自耦变压器损耗较低，因而其效率较高；自耦变压器短路阻抗较小，所以它的电压变化率较小；采用相同牌号硅钢片和相同磁密时，自耦变压器励磁电流较小；自耦变压器体积较小，便于制造更大容量整体运输的产品。

(2)自耦变压器的缺点:

a.由于自耦变压器高低压两侧有电气联系，一侧发生故障时必然导致另一侧的工作也遭到破坏。

b.自耦变压器的第二个缺点是短路阻抗低，与此相应，短路电流和短路机械力必然增大。在给定线电压下，作用绕组的力与其短路阻抗的平方成反比，所以按与普通变压器相似的原则设计的自耦变压器，在短路时，可能遭到破坏。这点在计算自耦变压器机械强度时必须予以考虑。

c.自耦变压器调整电压困难，由于自耦变压器的高压与中压有电的直接联系，各种调压方式都有一定困难。如采用中性点调压时，容易造成自耦变压器本身过励磁，而且高、中、低电压的调整率很难协调- -致;采用线端调压时，短路电压难保持不变，不易保持绕组的电磁平衡;若用- -般绕组布 置方法，在短路时会引起短路机械力增加。此外，调压绕组抽头端部有时会产生冲击过电压。

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。

干式区别

在电网中，从220KV电压等级才开始有自耦变压器，多用作电网间的联络变。220KV以下几乎没有自耦变压器。自耦变压器在较低电压下是使用最多是用来作为电机降压启动使用。

对于干式变压器来讲，它的绝缘介质是树脂之类的固体，没有油浸式变压器中的绝缘油，所以称为干式。干式变压器由于散热条件差，所以容量不能做得很大，一般只有中小型变压器，电压等级也基本上在35KV及以下，但国内外也都已经有额定电压达到66kV甚至更高的干式变压器，容量也可达30000kVA甚至更高。

工作原理

1.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。

⒉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。

⒊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，自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。

由电磁感应的原理可知，变压器并不要有分开的原绕组和副绕组，只有一个线圈也能达到变换电压的目的.在图1中，当变压器原绕组W1接入交流电源U1时，变压器原绕组每匝的电压降，电压平均分配在变压器原绕组1,2，变压器副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下，变更W1和W2的比例，就得到不同的U2值.这种原，副绕组直接串联，自行耦合的变压器就叫自耦变压器，又叫单圈变压器。

普通变压器的原，副绕组是互相绝缘的，只用磁的联系而没有电的联系，依线圈组数的不同，这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器.由电磁感应的原理可知，并不要有分开的原绕组和副绕组，只有一个线圈也能达到变换电压的目的.在图1中，当原绕组W1接入交流电源U1时，原绕组每匝的电压降，电压平均分配在原绕组1,2，，副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下，变更W1和W2的比例，就得到不同的U2值。这种原、副绕组直接串联，自行耦合的变压器称为自耦变压器，又叫单圈变压器.

应用

自耦变压器在不需要初、次级隔离的场合都有应用，具有体积小、耗材少、效率高的优点。常见的交流（手动旋转）调压器、家用小型交流稳压器内的变压器、三相电机自耦减压起动箱内的变压器等等，都是自耦变压器的应用范例。

随着中国电气化铁路事业的高速发展，自耦变压器（AT）供电方式得到了长足的发展。由于自耦变压器供电方式非常适用于大容量负荷的供电，对通信线路的干扰又较小，因而被客运专线以及重载货运铁路所广泛采用。早期中国铁路专用自耦变压器主要依靠进口，成本较高且维护不便。

随着高铁的快速发展，自耦变压器的可靠性对高铁的安全运行至关重要。而直击雷、接触网异物等引起高铁短路跳闸事故频发，其产生的短路冲击电流极易引起自耦变压器绕组故障，大大降低了变压器运行的可靠性，严重影响高铁安全运行。

相关变压器

中和变压器

中和变压器（Neutralizing Transformer）：降低强电线对通信线产生影响的一种装置。它的次级线圈个数与通信导线数相同，并且直接串入通信导线；它的初级线圈串接入两端接地的领示线。这样强电线与领示线中的电流，会对通线线路产生相应的对地电位。它改变了通信导线的电位分布情况，确保通信线路沿线的对地电位都不超过限定值。这种串接的方法不会改变通信线路的对地绝缘，同时起到了保护通信线路的作用。它的缺点就是需要多加一根领示线。

屏蔽变压器

屏蔽变压器（Reduction Transformer）：屏蔽变压器又称为降低变压器。它的工作原理和中和变压器是相同的，用于通信电缆保护。它的次级钱圈是一个总体，由一段缆心或电缆本身的缆心绕成，不需要对导线单独设置次级线圈；而它的初级线圈由绝缘铜线绕成，直接串接在电缆的外皮中。

分隔变压器

分隔变压器（Isolating Transformer）：防止强电线对通信线产生影响的一种保护装置。又称为绝缘变压器。它的工作原理是把变比1:1的初、次级线圈分别插接到一对通信导线上，这样将导线分隔为多段，降低了导线上的感应纵电势，对通信线路起到了保护作用。适用于音频通信线路，但使用分隔变压器的通信线路上不能进行直流测试和传送直流信号了。

吸流变压器

吸流变压器（Booster Transformer）：它是用在交流电气化铁路供电系统上的，是用来降低对邻近通信线路影响的一种器件。它会把原来逸入大地的电流强行吸附到专门架设的回流线上，并将电流引入牵引变电站。既节能降耗，又对通信线路起到了保护作用。

参考资料

1.OSFSZ-150000/220自耦变压器的研制·中国知网

2.基于数字图像处理的自耦变压器绕组故障诊断仿真研究·中国知网