自耦變壓器是一種圈式變壓器,初級和次級共同用一個(gè)繞組,也就是共同用一個(gè)零線,其變壓比有固定的和可調(diào)的兩種。
自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)
1.消耗材料少,成本低
因?yàn)樽儔浩魉霉桎撈豌~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(shí),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(yùn)輸和安裝
因?yàn)樗韧萘康碾p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(yùn)輸條件的限制,在相同的運(yùn)輸條件的限制,在相同的運(yùn)輸條件下,自耦變壓器容量可比雙繞組變壓器制造大一些。
自耦變壓器的缺點(diǎn)
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(diǎn)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(shí)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)系引起的目前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(yùn)行中也有缺點(diǎn)(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(gè)波幅與該繞組絕緣水平相適應(yīng)的雷電沖擊波時(shí),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(diǎn),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(diǎn)就更為顯著。
自耦變壓器的應(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(diǎn)。常見的交流(手動(dòng)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(dòng)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(yùn)專線以及重載貨運(yùn)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。