特殊变压器

1.自耦变压器

图6－13　单相自耦变压器原理图

前面介绍的双绕组变压器的原、副绕组是相互绝缘的，它们之间只有磁的耦合而无电的直接关系。如果把两个绕组合二为一，使低压绕组成为高压绕组的一部分，如图6－13所示，这个绕组的总匝数为N1，原绕组接电源，绕组的一部分匝数为N2，作为副绕组接负载，这样，原、副绕组不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系。

自耦变压器的工作原理与普通双绕组变压器基本相同。由于同一主磁通穿过原、副绕组，所以原、副边的电压仍与它们的匝数成正比；有载时，原、副边的电流仍与它们的匝数成反比，即

上述自耦变压器副绕组的分接头a是固定的，这种自耦变压器称为不可调式。在生产和实践中，为了得到连续可调的交流电压，常将自耦变压器的铁心做成圆形，副边抽头做成滑动触头，可以自由滑动，如图6－14所示，这种自耦变压器称为自耦调压器。当用手柄移动触头位置时，就改变了副绕组的匝数，调节了输出电压的大小。

图6－14　自耦调压器

使用自耦调压器时应注意以下两点：

（1）接通电源前，应先将滑动触头旋至零位，接通电源后再逐渐转动手柄，将输出电压调到所需电压值。使用完毕后，应将滑动触头再旋回零位。

（2）在使用时，原、副绕组不能对调。如果把电源接到副绕组，可能会烧坏调压器或使电源短路。

2.仪用互感器

仪用互感器是在交流电路中专供电工测量和自动保护装置使用的变压器，它可以扩大测量装置的量程，使测量装置与高压电路隔离以保证安全，为高压电路的控制和保护设备提供所需的低电压、小电流，并可以使其后连接的测量仪表或其他测量电路结构简化。仪用互感器按用途不同可分为电压互感器和电流互感器两种。

图6－15　电压互感器

（1）电压互感器。电压互感器是一台小容量的降压变压器，其外形及结构原理图如图6－15所示。它的原绕组匝数较多，与被测的高压电网并联；副绕组匝数较少，与电压表或功率表的电压线圈连接。

因为电压表和功率表的电压线圈电阻很大，所以电压互感器副边电流很小，近似于变压器的空载运行。根据变压器的工作原理，有

式中，Ku称为电压互感器的变压比。

通常电压互感器低压侧的额定值均设计为100V。例如，电压互感器的额定电压等级有6 000V／100V、10 000V／100V等。将测量仪表的读数乘以电压互感器的变压比，就可得到被测电压值。通常选用与电压互感器变压比相配合的专用电压表，其表盘按高压侧的电压设计刻度，可直接读出高压侧的电压值。

使用电压互感器时应注意：

①电压互感器的低压侧（二次侧）不允许短路，否则会造成副边、原边出现大电流，烧坏互感器，故在高压侧应接入熔断器进行保护。

②为防止电压互感器高压绕组绝缘损坏，使低压侧出现高电压，电压互感器的铁心、金属外壳和副绕组的一端必须可靠接地。

（2）电流互感器。电流互感器是将大电流变换成小电流的升压变压器，其外形及结构原理图如图6－16所示。它的原绕组用粗线绕成，通常只有一匝或几匝，与被测电路负载串联，原绕组经过的电流与负载电流相等。副绕组匝数较多，导线较细，与电流表或功率表的电流线圈连接。

因为电流表和功率表的电流线圈电阻很小，所以电流互感器副边相当于短路。根据变压器的工作原理，有

或

图6－16　电流互感器

式中，Ki称为电流互感器的变流比。

通常电流互感器二次侧额定电流设计成标准值5A或1A。例如，电流互感器的额定电流等级有30A／5A、75A／5A、100A／5A等。将测量仪表的读数乘以电流互感器的变流比，就可得到被测电流值。通常选用与电流互感器变流比相配合的专用电流表，其表盘按一次侧的电流值设计刻度，可直接读出一次侧的电流值。

使用电流互感器时应注意：

①电流互感器在运行中不允许副边开路，因为它的原绕组是与负载串联的，其电流I1的大小决定于负载的大小，而与副边电流I2无关，所以当副边开路时铁心中由于没有I2的去磁作用，主磁通将急剧增加，这不仅使铁损急剧增加，铁心发热，而且将在副绕组感应出数百甚至上千伏的电压，造成绕组的绝缘击穿，并危及工作人员的安全。为此在电流互感器二次电路中不允许装设熔断器，在二次电路中拆装仪表时，必须先将绕组短路。

图6－17　钳形电流表

②为了安全，电流互感器的铁心和二次绕组的一端也必须接地。在工程中常用的钳形电流表是一种特殊的配有电流互感器的电流表，其外形、结构如图6－17所示。电流互感器的钳形铁心可以开、合，测量时按下压块，使可动铁心张开，将被测电流的导线套进钳形铁心口内，再松开压块，让弹簧压紧铁心，使其闭合，这根导线就是电流互感器的原绕组。电流互感器的副绕组绕在铁心上并与电流表接成闭合回路，可从电流表上直接读出被测电流的大小。钳形电流表用来测量正在运行中的设备的电流，使用非常方便。

3.电焊变压器

电焊变压器的工作原理与普通变压器相同，但它们的性能却有很大差别。电焊变压器的一次绕组、二次绕组分别装在两个铁心柱上，两个绕组漏抗都很大。电焊变压器与可调电抗器组成交流电焊机，如图6－18所示。电焊机具有图6－19所示的外特性，空载时，I2＝0.11很小，漏磁通很小，电抗器无压降，有足够的电弧点火电压，其值为60～80V；焊接开始时，交流电焊机的输出端被短路，但由于有漏抗且有交流电抗器的感抗作用，短路电流虽然较大但并不会剧烈增大。

图6－18　电焊变压器原理图

图6－19　电焊变压器的外特性

焊接时，焊条与焊件之间的电弧相当于一个电阻，电阻上的压降约为30V。当焊件与焊条之间的距离发生变化时，相当于电阻的阻值发生了变化，但由于电路的电抗比电弧的阻值大得多，所以焊接时电流变化不明显，保证了电弧的稳定燃烧。

当焊接不同的焊件需要不同的焊接电流时，通过调节可调电抗器的电抗大小来满足要求。