一、自耦变压器降压启动简述

    自耦变压器降压启动是利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的电压,达到限制起动电流的目的。电动机起动时，定子绕组加上自耦变压器的二次电压。起动结束后，甩开自耦变压器，定子绕组上加额定电压，电动机全压运行。

    自耦变压器降压起动：将自耦变压器高压侧接电网，低压侧接电动机。起动时，利用自耦变压器分接头来降低电动机的电压，待转速升到一定值时，自耦变压器自动切除，电动机与电源相接，在全压下正常运行。这种起动方法，可选择自耦变压器的分接头位置来调节电动机的端电压，而起动转矩比星三角降压起动大。但自耦变压器投资大，且不允许频繁起动。它仅适用于星形或三角形连接的、容量较大的电动机。

    二、自耦变压器降压启动原理

    启动时，转换开关SA扳向“启动”位置，此时电动机定子绕组与自耦变压器的低压侧连接，电动机进行降压启动，待转速上升到一定值时，再将SA扳向“运行”位置，这时自耦变压器被切除，电动机定子绕组全压运行。

    自耦变压器降压启动有两种控制：手动控制与自动控制两种。

    1.手动控制

    手动控制所采用的补偿器有QJ3。QJ3型启动补偿器的结构图与控制线路图如下所示：

    QJ3型补偿器主要由自耦变压器、触头系统、保护装置和操作机构等部分构成，控制器上，自耦变压器的抽头有两种电压可供选择，分别是电源电压的65%和80%(出厂时接在65%抽头上)，可根据电动机的负载大小适当选择。

    保护装置有过载保护和欠压保护：

    欠压保护由欠压继电器FV完成，

    过载保护采用双金属片热继电器。

    触头系统组成:

    触头系统包括两排静触头和一排动触头，均装在补偿器的下部，浸没在绝缘油内，绝缘油的作用是熄灭触头断开时产生的电弧，上面一排触头叫启动静触头，它共有5个触头，其中3个在启动时与动触头接触，另外两个是在启动时将自耦变压器的三相绕组接成星形。下面一排触头叫运行静触头只有3个；中间一排是动触头，共有5个，有3个触点用软金属带连接板上的三相电源，另外两个触头自行接通的。

    QJ3补偿器工作原理如下：

    启动时将手柄扳到“启动”位置，电动机定子绕组接自耦变压器的低压绕组一侧，电动机降压启动。

    当转速上升到一定值时，将手柄扳到“运行”位置，电动机定子绕组直接同三相电源相接，自耦变压器被切除，电动机全压运行。

    如要停转，只要将手柄扳到“停止”位置，电动机不通电，电动机停转。

    2.接触器控制的自耦变压器补偿器降压启动控制线路

    主电路采用了三组接触器触头KM1、KM2和KM3。

    当KM1和KM2闭合，而KM3断开时，电动机定子绕组接自耦变压器的低压侧降压启动；

    当KM2和KM1断开，而KM3闭合时，电动机全压运行。

    辅助电路采用了3个交流接触器KM1、KM2、KM3，一个中间继电器KA，启动按钮SB1，升压按钮SB2等。

    实现降压启动，其控制过程如下：

    当转速达到一定值时

    需要停转时，只需按动停止按钮SB3即可。

    此控制线路具有以下几个特点：

    (1)如果发生误操作，在没有按动SB1按钮的情况下，直接按动了SB2升压按钮，电控制线路可看出KM3线圈不会通电，电动机M无法全压启动。

    (2)如果接触器KM3出现线圈断线或机械卡住无法闭合时，电动机也不会出现低压长期运行，原因是一旦按动了SB2按钮，中间断电器KA通电工作，必然使KM1线圈断电，KM1线圈断电必定KM2线圈也断电，低压启动结束。

    (3)电动机进入全压运行过程中。KM3的主触头先闭合，而KM2主触头后断开，尽管这个时间间隔很短，但是不会出现电动机间隙断电，也就不会出现第二次启动电流。

    (4)电路的缺点是，每次启动需按动两次按钮，并且两次按动按钮的时间间隔不容易掌握，即启动时间的长短不准确。

    3.时间继电器控制的自耦变压器补偿器降压启动控制线路

    如果采用时间继电器来代替人工操作，控制启动时间的长短，上述控制电路的缺点就不存在了。

    控制电路分为三部分，主电路、控制电路和指示电路。

    主电路：由自耦变压器TM，接触器KM1的三个主触头、接触器KM2的三个主触头和两个辅助常闭触头、热继电器FR的热元件及电动机M组成。当接触器KM1通电工作，而KM2接触器不工作时，电动机进入全压运行。自耦变压器具有多个抽头，可获得不同的变化，使用过程中可供选择。

    指示电路：指示电路包括有指示灯电源变压器T，接触器KM1的常开触头和常闭触头，接触器KM2的常开触头和中间继电器KA的常闭触头。指示灯I亮，表示控制线路已接电源，处在准备工作状态；指示灯Ⅱ亮，表示控制线路已进入降压启动过程；指示灯Ⅲ亮，表示控制线路进入全压运行。

    控制电路：由两台接触器KM1、KM2、时间继电器KT和中间继电器KA及启动按钮SB1、SB4和停止按钮SB2、SB3组成。两个启动按钮并联，两个停止按钮串联，构成了两地控制功能。SB1、SB3(虚线框中)组成了甲地控制的启动，停止按钮。SB4、SB2组成了乙地控制的启动，停止按钮。

    XJ01型自动启动补偿器工作原理如下：

    当合上开关SQ后，变压器T有电，指示灯I亮，表示电源接通(电路处于启动准备状态)，但是电动机不转。

    启动时：

    停止时只需按动停止按钮SB2或SB3。

    降压启动过程中，接触器KM1，时间断电器KT工作，而接触器KM2和中间继电器KA不工作。电路进入全压运行后，情况正相反，接触器KM2和中间断电器KA工作，而接触器KM1和时间继电器KT不工作。

    自耦变压器具有多个抽头，可以获得不同的变化，比Y-△降压启动方法的启动电流、启动转矩选择灵活。

    采用自耦变压器降压启动比采用定子串电阻减压启动效果好，在启动转矩相等的情况下，自耦变压器启动从电网吸收的电流小，但是自耦变压器价格较贵，而且其线圈是按短时通电设计的，因此只允许连续启动两次。

    三、自耦变压器的应用

    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。

    电力系统中常采用三绕组自耦变压器作为联络变压器，以减少投资和运行费用。它有高压、中压和低压3个绕组。通常其高压和中压侧均为110千伏以上的系统。其运行方式有5种。

    ①高压侧向中压侧或中压侧向高压侧送电，在这种运行方式下，如果中压布置在高低压之间，一般可以传输全部额定容量；如果中压绕组靠铁心布置，则由于漏磁通在结构中会引起较大的附加损耗，其最大传输功率s往往限制在额定容量S1n的70～80%。

    ②高压侧向低压侧或低压侧向高压侧送电，此时功率全部通过磁路传输，其最大传输功率不得超过低压绕组的额定容量S3n。

    ③中压侧向低压侧或低压侧向中压侧送电，这种情况与第2种运行方式相同。

    ④高压侧同时向中压侧和低压侧或低压侧和中压侧同时向高压侧送电，在这种运行方式下，最大允许的传输功率不得超过自耦变压器高压绕组（即串联绕组）的额定容量。

    ⑤中压侧同时向高压侧和低压侧或高压侧和低压侧同时向中压侧送电，在这种运行方式中，中压绕组（即公共绕组）为原绕组，而其他两个为副绕组。因此，最大传输功率受公共绕组容量的限制。