尽管电力电子技术的迅速发展，已经淡化了这个问题的紧迫性，但如果有人真的能提出一种切实可行的、符合“三相变单相”和“三相变二相”两种条件的“三变单变压器”方案，仍具有相当的市场，成为轰动国内外变压器制造业的大事。

引文作者:上海盖能电气市场部（专注干式变压器30年）

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为了统一认识，这里有必要加上“平衡”和“对称”两个术语，“平衡”除了数学意义上的“方程平衡”之外，在电工领域里是能量、功率方面的术语.例如，平衡变压器输出两端口的功率为使三相“对称”而保持某种“平衡”；变压器中直接与功率传递相关的磁势平衡等。

三相系统的“对称”，指的是电压、电流、阻抗等层面。

如果三相电网是对称的，则三相电流具有以下特征才算“对称”：

1)三相电流在辐值或有效值相等

2)三线电流的相位相差120度

3)需要与产生它的三相电压相同的相序

对于组成对称电网的电压(势)，除上述1、2外，应符合“顺相序”的要求。

一、“三变单”系统

1、R,L,C网络.把R、L、C三元接成三角形投入三相电网，L、C两个电抗分别是R的1.732倍，只要相序合适，R就是单相负载，功率因数为1.0。

2、“V”型接法的三相变压器在初级两相间接一电容C中，将一个感受性单相负载串联接一个功率因数为0.866的负载，当负载阻抗为1.732倍时，其初级电流对称，功率因数为0.866(可容)。

3、在此基础上，在A、B相间增加一个电感值L，次级负载是纯电阻.L,C的电抗等价于换算到初级电阻时，电流对称，其大小等于等于初级电流，功率因数为1.0。

以上几个方案在应用方面的共同特点是：

对电网相序、次负荷特性的要求较严格。

负荷固定.若负荷变化，须相应切换储能元件参数.否则会引起初级电流不同程度的不对称。

这些都是导致上述几种方案难以广泛应用于中小功率场合的重要原因。

只要“三变单系统”中不存在非线性元件(合理设计的磁系在这里被认为是线性的)，都可以反向操作.例如，上述方案1的“单相变三相”电路图.这是苏联早期的教科书上所能找到的。

这个特点同样适用于平衡变压器“三变二”问题.例如本网站网友jiaoao介绍的“正弦、余弦变三相”的Scott变压器，此时“三变二”已变成“二变三”。

二、“三变单变”——路在哪里？

三相铁心上各线圈的不同组合，可产生不同的合成电位相量，这一相量的辐射角度可以是30度的任意整数倍，相量的大小可以通过改变线圈的圈数任意得到。

三相线圈电势的这种“相量组合”特性为三相变压器的探索者提供了丰富的想象空间。

把一个单相端口拼凑起来，几乎有无限的方案…

总是可以找到许多适合的办法…

这是几个相量段拼出来的初级三相线电流吗？

调一调相段，再拼成三相电流对称难道不可能吗？

这就是问题所在！

假定一台“三变单变压器”的次级端由多个线圈段组合在一个端口(即单相输出端口)，该端口电压符合可希希苛夫第二定律，或者符合某个电压平衡方程式。

或简单地说：这个端口电压是由几个电势合成的。

然而，该端口的电流依赖于其负载，与上述相量无关.再假定负载电流为I(I是相量，下同).则由磁势平衡方程式表示。

应该注意，无论是哪一个初级线圈，磁平衡方程所涉及的电流和次级负载电流一样，而与该线圈的位置无关。

本文将一些磁势平衡方程进行了比较，得出了一阶三相线电流的表达式为：

IA=K1*I；

IB=K2*I；

IC=K3*I.(1)

按照三相线电流对称的条件，(非对称也没有关系，按三线广义节点的可希苛夫第一定律)必然满足：

IB+IB+IC=0。

K1+K2+K3=0(2)

上式说明：a.由方程组(1)表示的三相电流相量均在一条直线上，并不符合“彼此相差120度”的要求；b.由式(2)可见，三个实常数相加等于0，它们的绝对值不可能相等。