随着工业的不断发展，除了前面介绍的普通双绕组电力变压器外，相应地出现了适用于各种用途的特殊变压器，虽然种类和规格很多，但是其基本原理与普通双绕组变压器相同或相似，不再作一一讨论。本节主要介绍较常用的自耦变压器、仪用互感器、弧焊变压器的工作原理及特点。
一、自耦变压器
1．结构特点及用途
前面叙述的变压器，其一、二次绕组是分开绕制的，它们虽装在同一铁心上，但相互之间是绝缘的，即一、二次绕组之间只有磁的耦合，而没有电的直接联系。这种变压器称为双绕组变压器。如果把一、二次绕组合二为一，使二次绕组成为一次绕组的一部分，这种只有一个绕组的变压器称为自耦变压器，如图2—35所示。可见自耦变压器的一、二次绕组之间除了有磁的耦合外，还有电的直接联系。由下面的分析可知，自耦变压器可节省铜和铁的消耗量，从而减小变压器的体积、重量，降低制造成本，且有利于大型变压器的运输和安装。在高压输电系统中，自耦变压器主要用来连接两个电压等级相近的电力网，作联络变压器之用。在实验室常用具有滑动触点的自耦调压器获得可任意调节的交流电压。此外，自耦变压器还常用作异步电动机的起动补偿器，对电动机进行降压起动。
图2－35 自耦变压器工作原理
2．电压、电流及容量关系
自耦变压器也是利用电磁感应原理工作的，当一次绕组U1U2两端加交变电压U1时，铁心中产生交变的磁通，并分别在一次绕组及二次绕组中产生感应电动势E1及E1，它们也有下述关系
U1≈E1＝4.44fN1Фm
U2＝E2=4.44fN2Фm
故自耦变压器的变比K为
当自耦变压器二次绕组加上负载后，由于外加电源电压不变，故主磁通近似不变，因此总的励磁磁通势仍等于空载磁通势，即
可见流经公共绕组中的电流总是小于输出电流I2。当变比K接近于1时，则I1与I2的数值相差不大，即公共绕组中的电流I很小，因而这部分绕组可用截面积较小的导线绕制，以节约用铜量，并减小自耦变压器的体积与重量。
自耦变压器输出的视在功率为S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1
从上式可看出，自耦变压器的输出功率由两部分组成，其中U2I部分是依据电磁感应原理从一次绕组传递到二次绕组的视在功率，而U2I1则是通过电路的直接联系从一次绕组直接传递到二次绕组的视在功率。由于I1只在一部分绕组的电阻上产生铜损耗，因此自耦变压器的损耗比普通变压器要小，效率较高，因而较为经济。
理论分析和实践都可以证明：当一二次绕组电压之比接近于1时，或者说不大于2时，自耦变压器的优点比较显著，当变比大于2时，好处就不多了。所以实际应用的自耦变压器，其变比一般在1.2～2.0的范围内。如在电力系统中，用自耦变压器把110 kV、150 kV、220 kV和330kV的高压电力系统连接成大规模的动力系统。自耦变压器的缺点在于：一、二次绕组的电路直接连在一起，造成高压侧的电气故障会波及到低压侧，这是很不安全的，因此要求自耦变压器在使用时必须正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构形式。自耦变压器不仅用于降压，也可作为升压变压器。
如果把自耦变压器的抽头做成滑动触点，就可构成输出电压可调的自耦变压器。为了使滑动接触可靠，这种自耦变压器的铁心做成圆环形，其上均匀分布绕组，滑动触点由碳刷构成，由于其输出电压可调，因此称为自耦调压器，其外形和原理电路如图2—36所示。自耦变压器的一次绕组匝数N1固定不变，并与电源相连，一次绕组的另一端点U2和滑动触点a之间的绕组N2就作为二次绕组。当滑动触点a移动时，输出电压U2随之改变，这种调压器的输出电压U2可低于一次绕组电压U1，也可稍高于一次绕组电压。如实验室中常用的单相调压器，一次绕组输入电压U1＝220V，二次绕组输出电压U2＝0～250V，在使用时，要注意：一、二次绕组的公共端U2或u2接中性线（零线），U1端接电源相线（火线），u1端和u2端作为输出。此外还必须注意自耦调压器在接电源之前，必须把手柄转到零位，使输出电压为零，以后再慢慢顺时针转动手柄，使输出电压逐步上升。
图2－36 自耦调压器
二、仪用互感器
电工仪表中的交流电流表一般可直接用来测量5～10A以下的电流：交流电压表可直接用于测量450V以下的电压。而在实践中有时往往需测量几百、几千安的大电流及几千、几万伏的高电压，此时必须加接仪用互感器。
仪用互感器是作为测量用的专用设备，分电流互感器和电压互感器两种，它们的工作原理与变压器相同。
使用仪用互感器的目的：一是为了测量人员的安全，使测量回路与高压电网相互隔离；二是扩大测量仪表（电流表及电压表）的测量范围。仪用互感器除用于交流电流及交流电压的测量外，还用于各种继电保护装置的测量系统，因此仪用互感器的应用很广，下面分别介绍。
1．电流互感器
在电工测量中用来按比例变换交流电流的仪器称为电流互感器。
电流互感器的基本结构形式及工作原理与单相变压器相似，它也有两个绕组：一次绕组串联在被测的交流电路中，流过的是被测电流I1，它一般只有一匝或几匝，用粗导线绕制；二次绕组匝数较多，与交流电流表（或瓦时计、功率表）相接，如图2—37所示。
图2－37 电流互感器
由变压器工作原理可得 
KI称为电流互感器的额定电流比，标在电流互感器的铭牌上，只要读出接在电流互感器二次线圈一侧电流表的读数，则一次电路的待测电流就很容易从上式中得到。一般二次电流表用量程为5A的仪表。只要改变接入的电流互感器的变流比，就可测量大小不同的一次电流。
在实际应用中，与电流互感器配套使用的电流表已换算成一次电流，其标度尺即按一次电流分度，这样可以直接读数，不必再进行换算。例如按5A制造的但与额定电流比600／5A的电流互感器配套使用的电流表，其标度尺即按600A分度。
使用电流互感器时必须注意以下事项：
（1）电流互感器的二次绕组绝对不允许开路。因为二次绕组开路时，电流互感器处于空载运行状态，此时一次绕组流过的电流（被测电流）全部为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，一方面使铁心损耗急剧增加，造成铁心过热，烧损绕组；另一方面将在二次绕组感应出很高的电压，可能使绝缘击穿，并危及测量人员和设备的安全。因此在一次电路工作时如需检修或拆换电流表、功率表的电流线圈时，必须先将电流互感器的二次绕组短接。
（2）电流互感器的铁心及二次绕组一端必须可靠接地，如图2—37（b）所示，以防止绝缘击穿后，电力系统的高压危及工作人员及设备的安全。
利用互感器原理制造的便携式钳形电流表如图2—38所示。它的闭合铁心可以张开，将被测载流导线钳入铁心窗口中，被测导线相当于电流互感器的一次绕组，铁心上绕二次绕组，与测量仪表相连，可直接读出被测电流的数值。其优点是测量线路电流时不必断开电路，使用方便。
图2－38 钳形电流表
使用钳形电流表时应注意使被测导线处于窗口中央，否则会增加测量误差；不知电流大小时，应将选挡开关置于大量程上，以防损坏表计；如果被测电流过小，可将被测导线在钳口内多绕几圈，然后将读数除以所绕匝数；使用时还要注意安全，保持与带电部分的安全距离，如被测导线的电压较高时，还应戴绝缘手套和使用绝缘垫。
与变压器一样，式
仅是一个近似计算公式，即用电流互感器进行电流测量时存在一定的误差，根据误差的大小，电流互感器分下列各级：0.2、0.5、1.0、3.0、10.0。如0.5级的电流互感器表示在额定电流时，测量误差最大不超过±0.5％。电流互感器精确度等级越高，测量误差越小，但价格越贵。
2．电压互感器
在电工测量中用来按比例变换交流电压的仪器称为电压互感器。如图2—39所示。
电压互感器的基本结构形式及工作原理与单相变压器很相似。它的一次绕组（一次线圈）匝数为N1，，与待测电路并联；二次绕组（二次线圈）匝数为N2，与电压表并联。一次电压为Ul，二次电压为U2，因此电压互感器实际上是一台降压变压器，其变压比Ku为
图2－39 电压互感器
Ku常标在电压互感器的铭牌上，只要读出二次电压表的读数，一次电路的电压即可由上式得出。一般二次电压表均用量程为100V的仪表。只要改变接入的电压互感器的变压比，就可测量高低不同的电压。在实际应用中，与电压互感器配套使用的电压表已换算成一次电压，其标度尺即按一次电压分度，这样可以直接读数，不必再进行换算。例如按100V制造但与额定电压比10 000／100V的电压互感器配套使用的电压表，其标度尺即接10 000V分度。
使用电压互感器时必须注意以下事项：
（1）电压互感器的二次绕组在使用时绝不允许短路。如二次绕组短路，将产生很大的短路电流，导致电压互感器烧坏。
（2）电压互感器的铁心及二次绕组的一端必须可靠地接地，如图2—39（b）所示，以保证工作人员及设备的安全。
（3）电压互感器有一定的额定容量，使用时二次绕组回路不宜接入过多的仪表，以免影响电压互感器的测量精度。
例2—6：用变压比为10 000／100 V的电压互感器，变流比为100／5 A的电流互感器扩大量程，其电流表读数为3.5 A，电压表读数为96V，试求被测电路的电流、电压各为多少，
解： 因为电流互感器负载电流等于电流表读数乘上电流互感器电流比，即
被测电路的电流为70A，电压为9600V。
三、电焊变压器
交流弧焊机由于结构简单、成本低廉、制造容易和维护方便而被广泛采用。电焊变压器是交流弧焊机的主要组成部分，它实质上是一台特殊的降压变压器。在焊接中，为了保证焊接质量和电弧的稳定燃烧，对电焊变压器提出了如下的要求：
（1）电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常Uo＝60～75 V左右，以保证起弧容易。另一方面，为了操作者的安全，空载起弧电压又不能太高，最高不宜超过85V。
（2）在负载时，电压应随负载的增大而急剧下降，即应有陡降的外特性，如图2—40所示。通常在额定负载时的输出电压约30V左右。
（3）在短路时，短路电流ISC不应过大，以免损坏电焊机。
（4）为了适应不同的焊接工件和不同焊条的需要，要求电焊变压器输出的电流能在一定范围内进行调节。
图2－40 焊接电流与电弧电压的关系曲线
为了满足上述要求，电焊变压器必须具有较大的漏抗，而且可以进行调节。因此，电焊变压器的结构特点是：铁心的气隙比较大，一次、二次绕组不是同心地套在一个铁心柱上，而是分装在不同的铁心柱上，再用磁分路法、串联可变电抗器法及改变二次绕组的接法等来调节焊接电流。工业上使用的交流弧焊机类型很多，如抽头式、可动铁心式、可动线圈式和综合式等，都是依据上述原理制造的。
磁分路动铁心式弧焊机是较具代表性的一类交流弧焊机，
图2－41 磁分路动铁心式弧焊机外形图
图2—41是BXl系列磁分路动铁心式弧焊机的外形图，其基本结构及工作原理如下：
该型电焊机的电焊变压器为磁分路动铁心式结构，它的铁心由固定铁心和活动铁心两部分组成。固定铁心为“口”字形，在固定铁心两边的方柱上绕有一次绕组和二次绕组。活动铁心装在固定铁心中间的螺杆上，当摇动铁心调节装置手轮时，螺杆转动，活动铁心就沿着导杆在固定铁心的方口中移动，从而改变固定铁心中的磁通，调节焊接电流。它的绕组由一次绕组及二次绕组组成，一次绕组绕在固定铁心的一边。二次绕组由两部分组成，一部分与一次绕组绕在同一边，另一部分绕在铁心的另一侧。如图2—42所示。前一部分起建立电压的作用，后一部分相当于电感线圈。焊接电流的粗调是靠变更二次绕组接线板上的连接片的接法来实现的，接法Ⅱ用于焊接电流大的场合，接法Ⅰ用于焊接电流小的场合。焊接电流的细调节则是通过手轮移动铁心的位置，改变漏抗，从而得到均匀的电流调节。
图2－42 磁分路动铁心式弧焊机原理示意图
BXl系列弧焊机有三种型号，其中BXl—35的焊接电流调节范围为25～150A，用于薄钢片的焊接；BXl—330的焊接电流调节范围为50～450A、BXl—500则为50～680A，可用来焊接不同厚度的低碳钢板。
动圈式弧焊机的典型产品是BX3系列。它的焊接电流调节是靠改变一次绕组和二次绕组
之间的距离（从而改变它们之间的漏抗大小）来实现的。还可将一次及二次绕组串联或并联来扩大电流调节范围。