（一）概述

变压器是根据电磁感应原理，利用在两个或两个以上绕组中实现交流电压、交流电流的变换或阻抗及相位变换的静止电气设备。变压器的应用极为广泛，除了在电力系统中的电压等级变换（以满足高压输电、低压供配电的巨大需求外）；还可以用来改变电流（例如变流器、大电流发生器等）；交换阻抗（例如电子电路中的输入变压器、输出变压器等）；改变相位（例如利用改变线圈的连接方法来改变变压器的极性或组别）等。

变压器的种类很多，根据用途的不同可以分为输配电用的电力变压器、冶炼用的电炉变压器、电解用的整流变压器、焊接用的电焊变压器、测量用的仪用互感器、实验用的调压变压器等。而电力变压器则又可分为单相变压器、三相变压器和自耦变压器。

互感器则包括电流互感器和电压互感器两类，它们都是特殊用途的变压器。电流互感器是将电路中的大电流按比例变为适合仪表或继电器的，额定电流为5A或1A的低压小电流。电压互感器则是将一次电路的高压降低至线电压为100V的低电压，供给测量仪表和继电器用。

（二）变压器

1.单相变压器

单相变压器至少有两套绕组，连接电源的绕组为原边绕组或称一次绕组，接负载的绕组则称为副边绕组或二次绕组。单相变压器的图形符号如图2-70所示。

图2-70　单相变压器图形符号

变压器的变压是通过选择适当的一次、二次绕组的匝数来实现的，即电压比等于匝数比。

2.三相电力变压器

（1）三相变压器的表示和含义。

三相电力变压器有两种形式：一种是由三台完全独立的单相变压器联接组成，称为三相变压器组，常用于大容量变压器，以便制造和运输；另一种是采用三相绕组共用一个铁芯的三相心式变压器，这是因为三相电路负载对称，各相相位差120°，任一瞬间的各电压矢量和为零，各相产生的从中间心柱通过的磁通也为零，所以可共用一个铁芯。

（2）三相变压器联接。

三相变压器各相的高压绕组的首端和末端分别用U1、V1、W1和U2、V2、W2表示，而各相的低压绕组的首端和末端分别用u1、v1、w1和u2、v2、w2表示。高低压绕组的不同联接，可形成多种不同的三相变压器联接组别，常用的有Y/Y0（Yyn0）和△/Y0（Dyn11）接法，两种接线方式如图2-71所示。

图2-71　三相电力变压器常用联接组别

（a）Yyn0接法；（b）Dyn11接法

三相电力变压器的图形符号根据不同组别和绕组等有所不同，如图2-72所示为Y/Y0（即Yyn0）和△/Y0（即Dyn11）组别的图形符号。

图2-72　Yyn0和Dyn11组别的图形符号

3.自耦变压器

自耦变压器有单相和三相两种类型，其特点就是每相铁芯上只有一个绕组，变压器的二次绕组共用一次绕组的一部分。所以这种变压器的一次侧、二次侧有着电气联系，其电路如图2-73所示。自耦变压器可做成固定抽头的降压或升压变压器，也可做成多个抽头或滑动触头连续可调的调节变压器。

图2-73　单相自耦变压器电路

由图2-73可见，变压器的二次绕组N2是一次绕组N1的一部分，一次、二次绕组共同交链主磁通。根据电磁感应原理，一次、二次绕组分别产生感应电动势E1和E2。其大小仍与绕组匝数成正比，所以E1/E2=N1/N2。如果不计绕组电阻和电抗的压降，则一次、二次绕组的电压关系为

U1/U2=N1/N2

这与双绕组的变压器的电压变换公式一样。但当接入负载Z时，一次、二次绕组就不仅存在电磁感应的关系，而且还存在电的关系。

自耦变压器的电流变换关系与双绕组变压器的一样。自耦变压器少了一个绕组，公共部分绕组通过的电流（I=I1-I2）很小，那么这一部分绕组的截面可选得比较小，可有效节约有色金属。由于自耦变压器的一次侧、二次侧有电联系，万一公共部分绕组断路，高压就会窜入低压侧，对设备、人身会构成极大威胁，所以一般都选用它作为升压变压器、实验室用的单相可调变压器及异步电动机降压起动的降压变压器。

自耦变压器的图形符号如图2-74所示。

图2-74　自耦变压器图形符号(www.daowen.com)

（a）单相自耦变压器；（b）三相自耦变压器

（三）电压互感器

电压互感器的结构、工作原理、接线和工作特点均与电力变压器相同，而主要差别在它的容量非常小，一般仅几十或几百伏安，其二次线圈所接的是测量仪表和继电器的电压线圈，因而阻抗很高，故电压互感器工作状态接近于电力变压器的空载运行状态。当线路或设备的额定电压比较高时，仪器仪表和继电保护装置不便直接检测时，一般就都采用电压互感器，以将被测电压变换为基准的额定电压等级，从而便于选用基准额定电压的仪表、仪器或其他监控电器。实质上电压互感器就是一个降压变压器，其一次绕组的匝数多，而二次绕组匝数少，如图2-75所示为其基本结构原理图。电压互感器的一次侧并联在一次被测电路上，而二次侧则并联于仪表、继电器等的电压线圈。由于二次侧接入电压线圈的阻抗很大，故电压并联于仪表、继电器等的电压线圈。由于二次侧接入电压线圈的阻抗很大，故电压互感器在运行时，其二次绕组相当于空载状态，一般二次侧的额定电压均为100V。

图2-75　电压互感器基本结构原理图

电压互感器一次、二次绕组的电压关系为

U1≈(N1/N2)U2=KUU2

电压互感器在三相电路中常用四种接法，如图2-76所示。

图2-76　电压互感器接线方案

（a）接法一；（b）接法二；（c）接法三；（d）接法四

（四）电流互感器

电流互感器的特点是，其一次绕组（原边绕组）的导线截面积大而匝数少，运行时串接在被测电路中；二次绕组（副边绕组）的导线截面积小且匝数多，则串接于测量仪表或继电器的电流线圈。当线路或设备的工作电流很大（即超过仪表的量程时），就必须采用电流互感器变换电流的功能，将大电流变换为小电流。电流互感器的结构原理如图2-77所示，它的一次绕组匝数很少。有的电流互感器就没有设置一次绕组，而是利用穿过其铁芯的一次侧主电路作为一次绕组（相当于匝数为1）。电流互感器正常工作时，其二次侧回路接近于短路状态，二次绕组的额定电流一般则为5A或1A。

电流互感器的一次侧电流I1与二次侧电流I2之间的关系为

I1≈(N2/N1)I2≈K1I2

其中，N1、N2为电流互感器一次侧和二次侧的绕组匝数；K1为电流互感器的变流比，一般表示为一次侧和二次侧的额定电流之比，即K1=I1N/I2N，例如100A/5A。

电流互感器的图形符号如图2-78所示。

图2-77　电流互感器结构原理图

图2-78　电流互感器图形符号

（a）单次级绕组电流互感器；（b）双次级绕组电流互感器（有分开铁芯）

电流互感器在三相电路中有如图2-79所示的四种常见的接线方式。

图2-79　电流互感器的接线方案

（a）一相式接线；（b）两相V形接线；（c）两相电流差接线；（d）三相星形接线

其中如图2-79（a）所示为一相式接线，电流线圈通过的电流反映一次侧主电路相应相的电流，通常用于负荷平衡的三相电路（如低压动力线路）中，供测量或连接负荷保护装置用。

如图2-79（b）所示为两相V形接线，这种接线也称为两相不安全星形接线。在继电保护装置中，这种接线称为两相三继电器接线或两相的相电流接线。在中性点不接地的三相三线制电路中（如6～10kV高压电路），该接线法广泛用于测量三相电流、电能及供过电流继电保护用。两相V形接线公共线上的电流反映的是未接电流互感器那一相的电流。

如图2-79（c）所示为两相电流差接线，这种接线也称为两相交叉接线，适用于中性点不接地的三相三线制电路（如6～10kV高压电路），供过电流继电保护用，也称为两相一继电器接线。

如图2-79（d）所示为三相星形接线，这种接线中的三个电流线圈正好反映各相的电流，广泛用于不平衡负荷的三相四线制系统（如TN系统）中，也用于可能不平衡负荷的三相三线制系统中，测量三相电流、电能及供过电流继电保护用。

电流互感器的型号及含义：