Автотрансформатор что это: Что такое автотрансформатор?

Что такое автотрансформатор?

Трансформатор, в общем смысле, предназначается для преобразования входного тока одного напряжения в выходной ток другого напряжения. В случаях, когда возникает необходимость изменить напряжение в небольших пределах, проще и целесообразнее использовать для этих целей однообмоточный трансформатор – так называемый автотрансформатор, вместо двухобмоточного.

Итак, автотрансформатор – это один из вариантов электрического трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, благодаря чему, имеют и электромагнитную и гальваническую связь.

Объединенная обмотка автотрансформатора имеет минимум 3 вывода. Подключаясь к этим выводам, можно получать разные напряжения. При малых коэффициентах трансформации от 1 до 2, автотрансформаторы эффективнее, легче и дешевле, чем многообмоточные трансформаторы.

Главное преимущество автотрансформатора – это высокий коэффициент полезного действия (КПД), который достигает 99%.

Это связано с тем, что преобразованию подвергается лишь часть мощности. В условиях, когда входное и выходное напряжение отличаются незначительно – это является существенным плюсом, поскольку потери на преобразовании минимальны.

Главный недостаток автотрансформаторов заключается в том, что здесь нет гальванического обособления первичной и вторичной электрических цепей при помощи изоляции, как в обычном трансформаторе. То есть невозможно создание так называемой «гальванической развязки», поэтому при высоких коэффициентах преобразования велика вероятность возникновения короткого замыкания, или возникновения пробоя автотрансформатора.

Применение автотрансформаторов экономически оправдано при соединении эффективно заземленных сетей с напряжением более 110 кВ, а также коэффициентом трансформации менее 3-4, поскольку потери электроэнергии меньше чем у обычного электрического трансформатора. Ещё одним экономическим обоснованием для применения автотрансформатора является тот факт, что для его производства используется меньшее количество меди для обмоток и электротехнической стали для сердечника, поэтому вес и габариты автотрансформатора меньше, а его стоимость ниже.

Автотрансформаторы применяются в качестве преобразователей электрического напряжения в пусковых устройствах различных электродвигателей переменного тока, включая самые мощные, для плавной регулировки напряжения в схемах релейной защиты и др. Регулирующие автотрансформаторы, благодаря возможности механического перемещения точки отвода вторичного напряжения, позволяют сохранить вторичное напряжение постоянным при изменении первичного напряжения. При этом, один и тот же автотрансформатор может быть как повышающим, так и понижающим – все зависит от включения обмоток.

Лабораторные автотрансформаторы регулируемые (ЛАТРы)

В низковольтных сетях также используются автотрансформаторы, как лабораторные регуляторы напряжения небольшой мощности. В таких автотрансформаторах напряжение регулируется путем перемещения скользящего контакта по виткам обмотки.

ЛАТРы изготавливаются путем однослойной обмотки изолированным медным проводом кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода. Такая обмотка имеет несколько постоянных ответвлений, что позволяет использовать ЛАТРы как понижающие или повышающие трансформаторы с определенным постоянным коэффициентом трансформации. Дополнительно, на поверхности медной обмотки, очищенной от изоляции, насечена узкая дорожка, по которой может перемещаться роликовый или щеточный контакт. Это сделано для того, чтобы получить плавность регулирования вторичного напряжения в пределах от 0 до 250В. Стоит отметить, что витковых замыканий, при замыкании соседних витков в лабораторном трансформаторе, не происходит, поскольку токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки относительно друг друга и направлены встречно. ЛАТРы изготавливаются номинальной мощностью от 0,5 до 7,5 кВА.

Применение автотрансформаторов помогает улучшить КПД различных энергосистем и обеспечить снижение стоимости передачи энергии, однако, приводит к повышению опасности возникновения короткого замыкания.

Преимущества автотрансформаторов по сравнению с обычными трансформаторами:

• пониженный расход активных материалов, таких как медь и электротехническая сталь,
• повышенный КПД энергосистемы (до 99,7%)
• сниженные размер и вес
• невысокая стоимость

Недостатки применения автотрансформаторов относительно обычных электрических трансформаторов:

• Снижение эффективности при больших (больше 3-4) коэффициентах трансформации;
• Из-за того, что первичная и вторичная обмотка соединены в одну обмотку автотрансформатора, и имеют электрическую связь, он не может быть использован как понижающий силовой трансформатор для сетей, напряжением, скажем, от 6 до 10 кВ. Это связано с тем, что, в случае возникновения аварии, все части автотрансформатора, и подключенных электроприборов окажутся связаны с высоковольтным оборудованием питающей сети. Это не допускается техникой безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования, с которым работают люди.

Автотрансформаторы успешно конкурируют за потребителя, наряду с двух- и даже трехобмоточными электрическими трансформаторами. Автотрансформаторы относительно не дороги, удобны, могут выполнять функции как повышения, так и понижения, и являются идеальным выбором для сетей с невысоким напряжением и коэффициентом трансформации.

Устройство и принцип действия – RozetkaOnline.COM

Автотрансформатор является одной из разновидностей обычного трансформатора напряжения, отличаясь от него своей конструкцией, которая даёт автотрансформаторам ряд весомых преимуществ, делая их просто незаменимыми, например, при производстве стабилизаторов напряжения.

Но давайте обо всё по порядку, в этой статье я подробно расскажу о том, что такое автотрансформатор, зачем он нужен, какая у него конструкция и многое другое.

Автотрансформатор – это устройство для изменения напряжения переменного тока при сохранении его частоты, основанное на эффекте электромагнитной индукции, которое имеет одну общую обмотку на магнитопроводе и не менее трёх выводов от неё.

Если простыми словами, то автотрансформаторы – это разновидность обычных трансформаторов напряжения, в которых есть всего одна обмотка, часть витков которой выполняют функцию первичной обмотки, а часть вторичной.

Для лучшего понимания, давайте рассмотрим устройство наиболее распространенного типа автотрансформаторов.

 

Устройство автотрансформатора

 

Чаще всего стандартный автотрансформатор представляет собой тороидальный магнитопровод – сердечник, сделанный из электротехнической стали в виде кольца, на который намотана медная проволока – называемая обмоткой.

Кроме того, чтобы эта конструкция служила именно автотрансформатором, у неё есть дополнительная «отпайка» – отвод от этой обмотки, всего контактов получается, как минимум три.

Устройство автотрансформатора достаточно наглядно показано на изображении ниже:

В данном примере, вы можете видеть автотрансформатор, к крайним контактам которого подключается источник напряжения переменного тока, к A – фаза, к X – ноль. Все витки проволоки между этими точками считаются первичной обмоткой.

Нагрузка, какой-нибудь электроприбор, которому для работы требуется меньшее напряжение, чем поступает из сети, подключается к выводам a2 и X – витки между этими контактами – это уже вторичная обмотка.

Как видите, у автотрансформатора есть всего одна обмотка, но при этом напряжение, если замерять в различных точках подключения, будет разным, почему оно меняется и как определить насколько (коэффициент трансформации) мы рассмотрим ниже.

 

Обозначение автотрансформатора на схемах

 

Кстати, вы довольно легко на любой схеме определите автотрансформатор и отличите его от обычного трансформатора, чаще всего он обозначается вот так:

Как видите, схематически у автотрансформатора показаны все его основные элементы: прямая линия – это стальной сердечник, с одной стороны которого расположена единственная обмотка – в виде волнистой линии, от которой идёт несколько отводов.

Перепутать с обычным трансформатором не получится, ведь у него на схеме будет как минимум две обмотки по сторонам от сердечника.

Более подробно о принципиальных различиях автотрансформатора и обычного трансформатора напряжения, я расскажу во второй части этой статьи.

 

Принцип работы автотрансформатора

 

А сейчас, для лучшего понимания основного принципа работы автотрансформаторов, рассмотрим процессы, которые в них происходят.

В качестве примера, мы возьмем автотрансформатор, который может как повышать напряжение на выходе, так и уменьшать его, относительно начального. Общее количество витков медного провода у него, для удобства расчетов, равно 20, выглядит он следующим образом:

Как видите, у такой модели, есть уже четыре точки подключения к общей обмотке: A1, a2, a3 и X.

К контактам A1 и N – подключается источник переменного электрического тока, например, питание стандартной городской электросети, с напряжением(U1), в нашем случае это стандартные 220В. Всего между этими точками 18 витков медной проволоки, этот участок спирали обозначен как W1, он считается первичной обмоткой автотрансформатора.

 

Что происходит при подаче напряжения на автотрансформатор

 

При протекании переменного тока по обмотке, в сердечнике (магнитопроводе) автотрансформатора, образуется переменный магнитный поток, который циркулирует по замкнутому магнитному сердечнику, пронизывая ВСЕ витки обмотки.

Проще говоря, при подключении тока к первичной обмотке – в нашем примере к 18 виткам, магнитный поток протекая по сердечнику пронизывает всю обмотку, все 20 витков. Напряжение же на первичной обмотке (в точках подключения A1 и X) остаётся 220В или, если распределить на каждый виток 220/18 = 12.222… Вольта на каждый.

Теперь, чтобы узнать какое напряжение образуется на всех 20 витках, к точкам a2 и X, подключим нагрузку, какой-нибудь электроприбор – это будет вторичная обмотка автотрансформатора. На схеме условно обозначим нагрузку, некий электроприбор подключеный к этой обмотке, напряжение U2, а число витков между контактами W2 = 20.

 

Зависимость между обмотками у автотрансформатора, выражается следующей формулой:

U1/w1 = U2/w2, где U1 напряжение на первой обмотке, U2 напряжение на второй обмотке, w1 число витков первой обмотки, w2 число витков второй обмотки.

Из этой формулы следует что напряжение на вторичной обмотке изменяется относительно напряжения первичной обмотки, пропорционально разнице витков. В нашем примере на один виток первичной обмотки приходится 12.22.. Вольт, у вторичной же обмотки витков больше на 2, соответственно общее напряжение обмотки выше на 24.44..Вольта.

Это доказывает нехитрый расcчет:

U1/w1 = U2/w2,

220 Вольт/18 Витков=U2/20 Витков,

U2 = 220*20/18 = 244.44В

Автотрансформатор, у которого на вторичной обмотке напряжение увеличивается называется повышающий.

Зная зависимость между обмотками, мы можем вычислить коэффициент трансформации, величину, которая позволяет легко определять, изменение входящих параметров (напряжения, сопротивления, силы тока) на вторичной обмотке.

 

Коэффициент трансформации вычисляется по следующей формуле: U1/U2=w1/w2

 

В нашем случае получается 220/244,44=18/20=0,9

 

Теперь давайте посмотрим, как изменится напряжения на оставшихся контактах.

Подключаем нагрузку к контактам a3 и X нашего автотрансформатора, число витков w3 у этой обмотки равно 16, напряжение обозначим как U3.

Следуя той же формуле, рассчитываем напряжение:

U1/w1 = U3/w3 = 220/18=U3/16, от сюда следует, что U3 =220*16/18 = 195,55.. Вольт, а коэффициент трансформации U1/U3=w1/w3=220/195,55=18/16=1,125 , эта обмотка понижающая.

Автотрансформатор, у которого на вторичной обмотке напряжение уменьшается называется понижающий.

Теперь, зная коэффициенты трансформации на всех выводах автотрансформатора мы легко сможем определять, например, какое будет напряжение на вторичной обмотке, если изменится напряжение источника электрического тока:

Так, например, при напряжении источника переменного тока на первичной обмотке 200В, у этого трансформатора:

– на контактах a2 и X, при коэффициенте трансформации k1=0,9 напряжением будет U2=200В/0,9= 222,22 В

– на контактах a3 и X, при коэффициенте трансформации k2=1,125 напряжение равняется U3=200/1,125=177,77 В

 

ПРАВИЛО: Если коэффициент трансформации k>1 – то трансформатор понижающий, если же k<1, то повышающий.

 

Чаще всего стандартный автотрансформатор имеет большее количество выводов, чем в нашем примере, большее количество ступеней для регулировки входящего напряжения или тока.

Логическим развитием автотрансформаторов, стало появление так называемых РЕГУЛИРУЕМЫХ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ, у которых нет множество дополнительных отпаек с разным коэфициентом трансформации, а количество витков вторичной обмотки, изменяется путем перемещения подвижного контакта по ней – подробнее об этом читайте ТУТ.

 

Изменение силы тока в автотрансформаторе

По силе тока есть простое правило – ток в обмотке более высокого напряжения меньше, чем ток в обмотке с более низким напряжением.

Другими словами, если используется понижающий отвод от первичной обмотки автотрансформатора – то ток на вторичной обмотке будет больше, а напряжение ниже и наоборот, если используется повышающий отвод – то ток на вторичной обмотке будет ниже, а напряжение выше.

Мощности же на обеих обмотках примерно одинаковы, поэтому, согласно закону ОМА:

I1U1 = I2U2, где I1 – ток в первичной обмотке, I2 – ток во вторичной обмотке, U1- напряжение в первичной обмотке, U2 – Напряжение во вторичной обмотке.

Соответственно ток, например, в первичной обмотке рассчитывается так: I1 = U2*I2/U1

Зная, как изменяется ток, можно заранее правильно подобрать кабели питания и защитную автоматику.

Теперь, когда вы знакомы с принципом работы автотрансформатора и знаете его конструкцию, давайте рассмотрим какие они бывают, их назначение и места применения, какие у них плюсы и минусы и чем принципиально отличаются от обычных трансформаторов. Всё это и многое другое читайте во второй части этой статьи. Подписывайтесь на нашу группу вконтакте, следите за выходом новых материалов!

Автотрансформаторы (ЛАТР). Типы и работа. Применение

Для плавной регулировки напряжения переменного тока в различных работах, связанных с электротехникой, служат автотрансформаторы (ЛАТР). Их чаще всего используют для изменения напряжения в бытовых приборах, строительстве.

Автотрансформатор – это один из видов трансформаторов. Две обмотки в этом приборе имеют между собой прямое соединение. Вследствие этого между ними появляются два вида связи, одна из которых электромагнитная, а другая электрическая. Катушка имеет несколько выводов с разными значениями выхода напряжения. Отличие от обычного трансформатора состоит в повышенной эффективности, вследствие частичного изменения мощности.

Конструктивные особенности

Трансформаторами называют электроаппаратуру с наличием более 2-х и более обмоток, которые имеют индуктивную связь, служащую для изменения электроэнергии по напряжению.

Обмотка может быть одна только у автотрансформатора, либо несколько обмоток, охваченных магнитным потоком, намотанных на сердечник с ферромагнитными свойствами, у других трансформаторов.

Сегодня приобрели популярность 1-фазные трансформаторы (ЛАТР). Это лабораторный вариант трансформатора, в котором обе обмотки между собой не изолированы, а имеют прямое соединение, поэтому кроме электромагнитной связи у них имеется электрическая связь. Такая общая катушка оснащена несколькими выводами. На их выходе можно получить разное по величине напряжение.

Принцип работы

Благодаря особенности конструкции автотрансформаторы могут выдавать как пониженное напряжение, так и повышенное. На рисунке показаны схемы автотрансформаторов с понижением и повышением напряжения.

Если подключить источник переменного тока к Х и «а», то создается магнитный поток. В этот момент в витках катушки индуцируется разность потенциалов одинакового значения. В итоге, между Х и «а» появляется ЭДС, равная значению ЭДС 1-го витка, умноженного на число витков обмотки, находящихся в промежутке между этими точками.

При подключении нагрузки потребителя к катушке к клеммам Х и «а», ток вторичной катушки пойдет по участку обмотки между этими точками. Имея ввиду то, что первичный и вторичный токи между собой накладываются друг на друга, между Х и «а» будет проходить незначительный ток.

Из-за такой особенности работы автотрансформатора основную часть обмотки выполняют из провода малого поперечного сечения, что уменьшает его стоимость. Если необходимо изменить напряжение в небольших пределах, то целесообразно применять такие автотрансформаторы (ЛАТР).

Типы автотрансформаторов

Нашли применение несколько типов автотрансформаторов:

• ВУ–25 — Б, служит для сглаживания вторичных токов в защитных схемах трансформаторов.
• АТД — мощность 25 ватт, долгонасыщаемый, имеет старую конструкцию и мало используется.
• ЛАТР — 1, служит для применения с напряжением 127 вольт.
• ЛАТР — 2, применяется с напряжением 220 вольт.
• ДАТР — 1, служит для слабых потребителей.
• РНО – для мощной нагруженности.
• АТЦН применяется в измерительных телеустройствах.

Автотрансформаторы также подразделяют по мощности:

• Малой мощности, до 1000 вольт;
• Средней мощности, свыше 1000 вольт;
• Силовые.

Лабораторные автотрансформаторы

Такой вариант исполнения используют в сетях низкого напряжения для регулировки напряжения в условиях лабораторий. Такие однофазные ЛАТР выполнены из ферромагнитного сердечника в виде кольца, на которое намотан один слой медного провода в изоляции.

В нескольких местах обмотки сделаны выводы в виде ответвлений. Это дает возможность применять такие устройства в качестве автотрансформаторов с возможностью повышения, либо понижения напряжения с неизменным коэффициентом трансформации. Сверху на обмотке выполнена узкая дорожка, на которой очищена изоляция. По ней двигается роликовый или щеточный контакт, позволяющий плавно изменять вторичное напряжение.

Витковых коротких замыканий в таких лабораторных автотрансформаторах не случается, так как ток нагрузки и сети в обмотке направлены навстречу друг другу и близки по значению. Мощности ЛАТР выполняют от 0,5 до 7,5 кВА.

Трехфазные трансформаторы

Кроме других вариантов исполнений существуют еще и трехфазные варианты автотрансформаторов. У них бывает, как три, так и две обмотки.

Фазы в них чаще всего соединяют в виде звезды с отдельной точкой нейтрали. Соединение звездой дает возможность понизить напряжение, рассчитанное для изоляции прибора. Для уменьшения напряжения питание подводят к клеммам А, В, С, а выход получают на клеммах а, b, с. Для повышения напряжения все делается наоборот. Такие трансформаторы используют для уменьшения уровня напряжения при запуске мощных электромоторов, а также для регулировки напряжения по ступеням в электрических печах.

Высоковольтные автотрансформаторы применяют в высоковольтных системах сетей. Использование автотрансформаторов оптимизирует эффективность энергетических систем, дает возможность уменьшить стоимость транспортировки энергии, однако при этом способствует повышению токов коротких замыканий.

Режимы работы

• Автотрансформаторный.
• Комбинированный.
• Трансформаторный.

При соблюдении требований эксплуатации автотрансформаторов, в том числе соблюдения контроля температуры масла, он может функционировать длительное время без перегрева и поломок.

Достоинства и недостатки

Можно выделить такие преимущества:

• Преимуществом можно назвать высокий КПД, потому что преобразуется лишь малая часть мощности трансформатора, а это имеет значение, когда напряжения выхода и входа отличаются на малую величину.
• Уменьшенный расход меди в катушках, а также стали сердечника.
• Уменьшенные размеры и вес автотрансформатора позволяют создать хорошие условия перевозки к месту монтажа. Если необходима большая мощность трансформатора, то его можно изготовить в пределах допустимых ограничений габаритов и массы для перевозки на транспорте.
• Низкая стоимость.
• Плавность съема напряжения с подвижного токосъемного контакта, подключенного к обмотке.

Недостатки автотрансформаторов:

• Чаще всего катушки подключают звездой с нейтралью, которая заземлена. Соединения по другим схемам также возможны, но при их выполнении возникают неудобства, вследствие чего используются редко. Производить заземление нейтрали необходимо через сопротивление, либо глухим методом. Но нельзя забывать, что сопротивление заземления не должно допускать превышения разности потенциалов на фазах в тот момент, когда какая-либо одна фаза замкнула накоротко на землю.
• Повышенный потенциал перенапряжений во время грозы на входе автотрансформатора делает необходимым монтаж разрядников, которые не отключаются при выключении линии.
• Электрические цепи не изолированы друг от друга (первичная и вторичная).
• Зависимость низкого напряжения от высокого, вследствие чего сбои и скачки высокого напряжения оказывают влияние на стабильность низкого напряжения.
• Низкий поток рассеивания между первичной и вторичной обмоткой.
• Изоляцию обеих обмоток приходится выполнять для высокого напряжения, так как присутствует электрическая связь обмоток.
• Нельзя применять автотрансформаторы на 6-10 киловольт в качестве силовых с уменьшением напряжения до 380 вольт, потому что к такому оборудованию имеют доступ люди, а вследствие аварии напряжение с первичной обмотки может попасть на вторичную.

Применение

Автотрансформаторы имеют широкую область использования в разных сферах деятельности человека:

• В устройствах малой мощности для настройки, питания и проверки промышленного и бытового электрооборудования, приборов автоматического управления, в лабораторных условиях на стендах (ЛАТРы), в устройствах и приборах связи и т.д.
• Силовые варианты исполнений 3-фазных автотрансформаторов применяют для снижения тока запуска электродвигателей.
• В энергетике мощные образцы автотрансформаторов применяют для осуществления связи сетей высокого напряжения с близкими по напряжению сетями. Коэффициент трансформации в таких устройствах обычно не превосходит 2 – 2,5. Чтобы изменять напряжение в еще больших размерах, требуются другие устройства, а применение автотрансформаторов становится нецелесообразным.
• Металлургия.
• Коммунальное хозяйство.
• Производство техники.
• Нефтяное и химическое производство.
• Учебные заведения применяют ЛАТРы для показа опытов на уроках физики и химии.
• Стабилизаторы напряжения.
• Вспомогательное оборудование к станкам и самописцам.

Как выбрать автотрансформатор

Для начала определите, где будет использоваться автотрансформатор. Если для испытаний силового оборудования на предприятии, то необходима одна модель, а для питания автомагнитолы во время ремонта, то совсем иная.

При выборе лучше следовать некоторым советам:

• Мощность. Необходимо рассчитать нагрузку всех потребителей. Их общая мощность не должна быть больше мощности автотрансформатора.
• Интервал регулировки. Этот параметр зависит от действия прибора, то есть, на повышение или на понижение. Чаще всего приборы относятся к виду с понижением напряжения.
• Напряжение питания. Если вы хотите подключить автотрансформатор к домашней сети, то лучше приобрести прибор на 220 вольт, а если для 3-фазной сети, то на 380 вольт.

С таким прибором вы можете изменить значения напряжения сети и выставить те значения, которые нужны для конкретного вида нагрузки.

Похожие темы:

Автотрансформатор: устройство, схема, принцип действия

Электрические потребители нуждаются в трансформации тока до требуемого значения напряжения. Если подобные изменения не определяются в небольшом пределе, можно применять специальный агрегат. Обычный трансформатор имеет в своем составе две катушки. Специальный прибор может иметь всего одну совмещенную обмотку. Это и есть автотрансформатор. Его применяют в том случае, если показатель преобразования не составляет более 1.

В этом случае разница между уровнем тока в первичной и вторичной обмотке будет небольшой. Что такое автотрансформатор, а также основные принципы его работы будет рассмотрено далее.

Принцип устройства

Автотрансформаторы характеризуются определенным устройством и принципом действия. Их первая обмотка является частью второго контура или наоборот. Такие цепи характеризуются электромагнитной и гальванической связью. Повышающий и понижающий агрегат применяются во многих сферах деятельности человека. Причем его характеристики определяются особенностями включения обмоток.

При подключении к катушке переменного тока в сердечнике определяется магнитный поток. В каждом из существующих витков в этот момент будет индуктироваться электродвижущая сила. Причем ее величина будет идентична.

Схема автотрансформатора объясняет принцип работы агрегата. При подсоединении нагрузки вторичный электрический поток будет перемещаться по обмотке. По этому же проводнику в этот момент движется и первичный ток. Оба потока геометрически складываются. Поэтому на обмотку станет подаваться совсем незначительный электрический ток.

Особенности

Схема замещения автотрансформатора позволяет сэкономить на количестве медного проводника. Для такого оборудования необходима проволока меньшего сечения. Это обеспечивает значительную экономию материалов и относительно невысокую стоимость аппарата. Сократить расходы на изготовление представленного оборудования удается благодаря снижению количества стали для изготовления магнитопривода. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы значительно отличаются размером сечения сердечника.

Устройство современного автотрансформатора делает оборудование востребованным, если показатель трансформации приближается к 1 или находится в пределах от 1,5 до 2. Если же коэффициент будет больше 3, применение подобного прибора становится неоправданным.

По многим параметрам принцип работы автотрансформатора, его конструкция и детали мало отличаются от обычных двухобмоточных трансформаторов.

Различные режимы работы автотрансформаторов позволяют устранить недостатки бытовой электросети. Это необходимо, например, когда напряжение не дотягивает или, наоборот, немного превышает стандартную норму 220 В. Особенности конструкции автотрансформатора позволяют выполнять настройку с определенным шагом. Электронный автотрансформатор, имеющий в своем составе коммутационную и регулирующую систему выполняет этот процесс автоматически.

Разновидности

На выбор разновидности автотрансформатора влияет его назначение и условия эксплуатации. Чаще всего применяется восемь типов представленных агрегатов:

1. ВУ-25-Б. Создан для уравнивания токов вторичной обмотки при использовании схемы дифференциальной защиты силовых трансформаторов.
2. АТД. Мощность находится на уровне 25Вт. Имеет устаревший тип конструкции. Он долго насыщается и применяется достаточно редко.
3. ЛАТР-1. Принцип действия этого автотрансформатора позволяет применять его при нагрузке 127В.
4. ЛАТР-2. Изготавливается для бытовой сети (220В). В ЛАТРе позволяется регулировать напряжение при помощи скользящего по виткам катушки контакта.
5. ДАТР-1. Применяется при незначительной нагрузке в специальном оборудовании.
6. РНО. Используется в условиях повышенной нагрузки.
7. РНТ. Эксплуатируется при наиболее сильных нагрузках в сетях специального назначения.
8. АТНЦ. Применяется для телеизмерительных приборов.

Также существует разделение на агрегаты малой мощности (до 1 кВ), средней мощности (больше 1 кВ) и силовые типы.

Однофазные разновидности

Сегодня применяются однофазный и трехфазный автотрансформатор. В первом случае оборудование представлено такой разновидностью, как ЛАТР. Его применяют для низковольтных сетей. При повышенном напряжении требуется понижающая конструкция, например, автотрансформатор типа 220/110 или 220/100. В этом случае вторичная обмотка входит в состав первичного контура. Повышающий тип автотрансформаторов, наоборот, включает первичную обмотку в состав вторичного контура.

В обеих разновидностях устройств регулирование производится посредством скольжения подвижного контакта по обмоточным виткам. ЛАТРы состоят из магнитопривода кольцеобразной формы. Его обмотка включает в себя один слой. Она состоит из изолированного провода из меди.

Однофазные автотрансформаторы имеют несколько ответвлений, которые отходят от обмотки. Именно эти элементы конструкции определяют, будет ли агрегат работать на повышение или понижение напряжения сети. Чтобы получить плавность настройки вторичного напряжения создается небольшая дорожка на поверхности обмотки. Она очищена от слоя изоляции. По этой дорожке перемещается роликовый или щеточный контакт. Регулировка осуществляется в пределах от 0 до 250 В.

Трехфазные разновидности

Наряду с однофазными применяются и трехфазные аппараты. Они отличаются типом обмотки. Существует автотрансформатор трехфазного типа с двумя и тремя контурами.

Чаще всего обмотки в подобных устройствах соединяются в виде звезды. Они имеют выведенную отдельно точку нейтрали. При помощи направления подведения напряжения выполняется понижение или повышение. Этот принцип положен в основу старта работы мощного двигателя, регулирования электрического тока по ступенчатой системе. Трехфазный тип автотрансформаторов применяется для нагревательных элементов печей.

Приборы с тремя обмотками используются в сетях высоковольтного типа. При этом со стороны высшего напряжения агрегат соединяется с нулевым проводом в звезду. Этот тип контакта способен снизить напряжение с учетом особенностей изоляции аппаратуры. Применение подобных приборов способно повысить уровень КПД системы, а также сэкономить затраты на совершение передачи электроэнергии. Однако в этом случае повышается количество токов короткого замыкания.

Наличие гальванической связи между совмещенными контурами не позволяют использовать представленное оборудование в силовых сетях (6-10 кВ), если напряжение понижается до 0,38 кВ. В этом случае трехфазное напряжение 380В подается непосредственно к электрическим потребителям. На таком оборудовании могут работать люди. Во избежание несчастных случаев применяются в подобных условиях другие разновидности агрегатов.

Недостатки

Перед тем, как вводить в эксплуатацию представленное оборудование, необходимо изучить его основные недостатки:

• Схема низковольтного типа будет значительно зависеть от высокого уровня напряжения. Чтобы избежать возникновения сетевого сбоя, потребуется создать продуманную систему подачи низкого напряжения. Только в таком случае прибор сможет перенести повышенные нагрузки.
• Поток, рассеивающийся между обмотками, незначителен. При возникновении определенных неисправностей может возникнуть короткое замыкание. Его вероятность в этом случае значительно увеличивается.
• Соединения, которые создаются между вторичными и первичными обмотками, должны быть идентичными. В противном случае могут возникнуть некоторые проблемы при работе агрегата.
• Невозможно создать систему с заземлением с одной стороны. Нейтралью должны обладать оба блока.
• Представленная система делает трудной задачей сохранение электромагнитного баланса. Для улучшения этого показателя потребуется увеличить корпус прибора. Если диапазон трансформации будет значительным, экономия ресурсов будет незначительной.

Также следует отметить, что выполняя ремонт автотрансформатора, устраняя возникшие неполадки и аварийные ситуации, может снизиться безопасность работы обслуживающего персонала. Высшее напряжение может наблюдаться и на низшей обмотке. В этом случае все элементы системы окажутся подведены к высоковольтной части. По правилам безопасности такое положение вещей недопустимо. В этом случае возникает вероятность пробоя изоляции проводников, которые присоединены к электрооборудованию.

Рассмотрев основные особенности работы и устройства автотрансформаторов, можно сделать выводы о целесообразности их применения в своих целях.

Автотрансформаторы, принцип действия, назначение лабораторных и силовых устройств

Автотрансформатором (АТ) называют разновидность исполнения трансформатора, которая характеризуется наличием на магнитном сердечнике только одной обмотки, имеющей несколько отводов (отпаек).

Каждой отпайке соответствует определённый уровень напряжения. Таким образом, когда говорят о первичной или вторичной обмотке автотрансформатора, подразумевают те или иные обмоточные отпайки.

Особенность электрической схемы автотрансформатора, заключающаяся в наличии только одной обмотки, определяет отличие его технических параметров от характеристики обычного трансформатора.

Основные различия могут быть сформулированы следующим образом:

• более высокий КПД по сравнению с обычным трансформатором;
• меньший расход меди и стали при изготовлении обмоточных проводников и магнитопровода, соответственно меньший вес и стоимость оборудования при той же мощности;
• наличие гальванической связи между первичными и вторичными электрическими сетями.

Повышенный КПД устройства определяется тем, что не вся трансформируемая мощность подвергается электромагнитному преобразованию, так как первичная и вторичная обмотки имеют общий участок. Вследствие этого потери энергии в меди и стали автотрансформатора ниже, чем у трансформатора аналогичной мощности.

Отсутствие необходимости изготавливать и монтировать вторую обмоточную катушку с проводником значительно снижает вес устройства и создаёт лучшие условия для охлаждения меди и стали.

Гальваническую связь между первичной и вторичной электрической сетью принято считать минусом устройства, однако в сетях с заземлённой нейтралью эта особенность роли не играет, а выигрыш в цене оборудования и уменьшение потерь может быть весьма значительным.

ПРИНЦИП РАБОТЫ АВТОТРАНСФОРМАТОРА

Рассмотрим принцип работы устройства на примере самой простой схемы с обмоточной катушкой, имеющей три отвода — два крайних и один средний (рис.1).

Полное число витков обмотки Wв подключено к сети высокого напряжения, часть витков до отпайки Wн — к стороне низкого напряжения. Нижний по схеме вывод является общим.

В случае, когда устройство используется как повышающий преобразователь, на выводы Uн подаётся питающее напряжение, с выводов Uв снимается его повышенное значение в результате трансформации. Если мощность направлена от Uв к Uн, питающее напряжение подключается к отпайкам высокой стороны.

Коэффициент трансформации является масштабным показателем преобразования устройства и в данном случае определяется так же, как для обычного трансформатора:

K = Uв/Uн = Wв/Wн,

то есть численно равен отношению количества витков первичной и вторичной обмотки. Коэффициент трансформации может быть выражен также через значения токов. Соотношение в этом случае будет обратным:

K = Iн/Iв = Wв/Wн,

которое иллюстрирует, что с увеличением числа витков и соответственно значения U обмотки, ток в ней пропорционально уменьшается. Физически это означает, что значения мощностей в обмотках одинаковы, если пренебречь величиной потерь.

Строго говоря, мощность в обмотке, к которой подключен потребитель, всегда меньше мощности в питающей обмотке на величину потерь.

Сфера применения автотрансформаторов распространяется на различные отрасли, в числе которых:

• энергетика (электроснабжение), где данные устройства большой мощности широко применяются на сетевых электрических подстанциях;
• электроника, в которой многие радиотехнические устройства содержат АТ;
• лабораторные электротехнические устройства регулирования электрических параметров (ЛАТР).

ЛАБОРАТОРНЫЙ АВТОТРАНСФОРМАТОР (ЛАТР)

Данное устройство предназначено для регулирования сетевого напряжения 220В в широких пределах, нередко от нуля до номинального значения.

В лабораторной практике ЛАТР используется:

• для испытания различного электрооборудования;
• как регулируемый источник переменного напряжения.

Основой лабораторного АТ является кольцевой (тороидальный) магнитопровод, на котором расположена обмотка, выполненная медным эмалированным проводом. Крайние выводы обмотки включаются в электрическую сеть 220 вольт, средний вывод обмотки — скользящий.

Токосъёмник среднего вывода имеет следующую конструкцию. Наружный слой обмотки лабораторного АТ зачищен от изоляционного лака с одной из торцевых сторон. По зачищенному участку обмотки перемещается графитовое токосъёмное колесо, прижимаемое к обмотке усилием пружины.

Ось механизма вращения токосъёмника находится в центре тора, а на её конце установлена ручка, при вращении которой перемещается токосъёмник.

Нагрузка лабораторного АТ подключается к одному из крайних выводов и среднему. Таким образом, вращение рукоятки, вызывающее перемещение токосъёмника изменяет число витков обмотки, подключенной к нагрузке, следовательно, и значение U на нагрузке.

В эпоху ламповых телевизоров данное устройство имело широкое применение в качестве ручного регулятора напряжения. Автотрансформатор снабжался стрелочным индикатором выходного напряжения, за уровнем которого потребитель должен был наблюдать и при необходимости производить корректировку вращением рукоятки.

В наши дни такой принцип регулирования также не потерял актуальность. Лабораторный автотрансформатор находится в основе конструкции автоматических стабилизаторов напряжения электромеханического типа.

Ось токосъёмника в этих устройствах сопряжена с электронным сервоприводом, который автоматически устанавливает токосъёмник в положение, обеспечивающее номинальное значение напряжения на выходе. Сервопривод управляется электронной системой контроля.

Примечание. Электромеханические стабилизаторы напряжения относятся к наиболее точным приборам. Малая величина их погрешности обусловлена бесступенчатой системой регулирования.

СИЛОВЫЕ АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ

Применение автотрансформаторов на высоковольтных электрических подстанциях в качестве альтернативы обычным трансформаторам имеет чисто экономический смысл.

Оборудование данного типа используется только для соединения электрических сетей с заземлённой нейтралью в сетях напряжением 110 кВ и выше.

В сетях с изолированной нейтралью автотрансформаторы не используются, так как при однофазном коротком замыкании, в смежной сети происходит недопустимое повышение напряжения.

Широкое применение в энергосистемах получили трёхобмоточные автотрансформаторы как в трёхфазном исполнении, так и в виде группы из трёх однофазных устройств. Каждая из трёх обмоток — высокого напряжения (ВН), среднего напряжения (СН) и низкого напряжения (НН) подключена к соответствующей электрической сети.

Данные АТ являются, по сути, гибридами традиционного трансформатора и автотрансформатора. Две ступени этих устройств (ВН и СН) гальванически связаны между собой, а третья (НН) имеет с ними только электромагнитную связь.

В зависимости от того, какие ступени АТ задействованы, трёхобмоточный автотрансформатор способен работать в одном из трёх режимов:

• автотрансформаторный режим, при котором задействованы только ступени ВН и СН, имеющие гальваническую связь;
• трансформаторный режим, который реализуется при работе одной из пар ступеней — ВН и НН либо СН и НН;
• смешанный режим осуществляется при работе всех трёх ступеней автотрансформатора.

  *  *  *

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

что это такое и как работает прибор?

Автотрансформатор является одним из вариантов трансформатора, имеющего первичную и вторичную обмотки, подсоединенные напрямую.

Благодаря такой особенности устройство обладает не только магнитной, но и электрической связью.

Устройство и принцип действия автотрансформаторов рассмотрим в статье.

Что такое автотрансформатор?

С общей точки зрения трансформаторы — приборы, предназначенные для преобразования показателей тока входного типа с одного напряжения на выходные токи другого напряжения. Если необходимо произвести замену уровня напряжения в незначительных пределах, то самым оптимальным вариантом станет применение однообмоточного прибора, также известного под названием автотрансформатор.

При коэффициенте трансформации на уровне единицы осуществляется полное поступление энергии непосредственно к заключительному потребителю.

Регулирование обеспечивается секционированной обмоткой внутри автотрансформатора, а сам прибор характеризуется удобством и ремонтопригодностью.

Автотрансформаторы обладают достаточно простой и интуитивно понятной конструкцией, что совершенно не умаляет достоинств такого прибора, но несколько ограничивает сферу применения.

Отличие автотрансформатора от трансформатора

Классические трансформаторы обладают не связанными друг с другом первичными и вторичными обмотками, поэтому процесс передачи энергии в таких устройствах обусловлен наличием магнитного поля.

На объединенной обмотке автотрансформатора располагается три вывода или более, при подключении к которым есть возможность получить различные показатели уровня напряжения.

В условиях малых коэффициентов трансформации, в пределах одной-двух единиц, любые автотрансформаторы показывают более высокую эффективность по сравнению с трансформаторными устройствами. Кроме всего прочего, такие приборы более легкие по весу и доступнее по стоимости, чем традиционные трансформаторы многообмоточного типа.

Устройство автотрансформатора

Однако, сравнивая основные характеристики автотрансформатора и классического трансформатора, можно смело утверждать, что второй вариант является максимально универсальным, а также отличается более широким диапазоном работы в процессе эксплуатации.

Автотрансформаторы характеризуются фактическим наличием одной обмотки с отходящими выводами, что обеспечивает высокоэффективную электромагнитную и электрическую связь.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества автотрансформаторов закономерно снижаются в условиях повышения трансформирующего коэффициента, и именно по этой причине агрегаты такого типа недопустимо использовать при питании распределительной электрической сети 220 В от напряжения шесть тысяч Вольт.

Таким образом, достоинства автотрансформатора максимально проявляются при наименьшем коэффициенте трансформации, и в этом случае бывают представлены:

• незначительным расходом стали для изготовления сердечника;
• пониженным расходом меди для производства обмоток;
• простотой и незначительными габаритами конструкции;
• почти максимальным коэффициентом полезного действия, достигающим показателей 99 %;
• меньшими потерями на обмотках и стальных магнитных проводах;
• частичной передачей энергии с использованием электрических связей;
• достаточной полезной мощностью;
• наименьшими изменениями напряжения в условиях смены нагрузки;
• доступной для рядового потребителя стоимостью.

При наличии высшего и низшего напряжения в условиях одного порядка отсутствуют препятствия для электрического соединения цепей.

Основные недостатки автотрансформатора заключаются в малом сопротивлении короткого замыкания, объясняющим высокую токовую кратность и возможность передачи высшего напряжения в сеть с низкими показателями, что обусловлено наличием электрической связи. Низковольтная схема внутри устройства напрямую зависит от наличия в сети достаточно высокого уровня напряжения, поэтому для предотвращения сбоев разрабатываются специальные схемы.

Лабораторный автотрансформатор

Кроме всего прочего, небольшое рассеивание, возникающее между обмотками, может спровоцировать короткое замыкание. Важно помнить, что соединение между обмотками в обязательном порядке должно быть максимально равномерным, а нейтраль обладает исключительно двумя блоками.

Следует отметить, что из-за конструктивных особенностей автотрансформатора достаточно проблематично сохранять целостность электромагнитного баланса, а балансировка потребует увеличения габаритов, что негативно сказывается на весе и стоимости прибора.

Устройство автотрансформатора

Для электромагнитного устройства статического типа характерно наличие одной обмотки, часть которой одновременно отвечает как за первичную, так и за вторичную сеть. Таким образом, в автотрансформаторе существует не только магнитная, но и электрическая связь, которая возникает между обмотками первичного и вторичного вида. В настоящее время прибор выпускается в виде одно- и трехфазного, а также двух- или трехобмоточного устройства.

Двухобмоточный трансформатор и автотрансформатор

Автотрансформаторы имеют определенный тип конструкции и некоторые особенности, представленные первой обмоткой, которая используется в качестве части второго контура агрегата или наоборот.

Поломку трансформатора можно определить при помощи мультиметра. Как проверить трансформатор мультиметром – особенности прямого и косвенного методов проверки.

Схему подключения трансформатора с трех мест вы найдете тут.

С принципом действия трансформатора 220 на 12 вольт вы можете ознакомиться по ссылке.

Принцип действия

Наиболее важные характеристики принципа действия стандартного автотрансформатора определены особенностью подключения обмоточной части.

В процессе подключения к катушке тока переменного типа внутри сердечника отмечается наличие магнитного потока.

Каждый виток на этом этапе эксплуатации прибора характеризуется индукцией электродвижущей силы с идентичной величиной.

Таким образом, принцип работы прибора объясняется стандартной схемой автотрансформатора, а в результате подсоединения нагрузки наблюдается перемещение вторичного электрического потока по обмотке. В это же время по проводнику осуществляется движение первичного тока. В результате величины двух потоков суммируются, поэтому на участок обмотки осуществляется подача незначительных по величине показателей электрического тока.

Как показывает практика эксплуатации автотрансформаторов, по некоторым основным параметрам принцип работы такого прибора имеет не слишком существенные отличия от традиционных трансформаторов двухобмоточного типа.

Советы и рекомендации

В настоящее время наряду с однофазными приборами находят достаточно широкое применение и устройства трехфазного типа, отличающиеся обмоткой. Существуют современные трёхфазные автотрансформаторы, имеющие два и три контура.

Основные защитные характеристики автотрансформатора представлены несколькими вариантами:

• дифференциальная разновидность, предупреждающая выход из строя при любых нарушениях в обмотке;
• принцип токовой отсечки, корректирующий неполадки, возникшие на ошинковках или вводах;
• высокоэффективная токовая защита, которая четко срабатывает в условиях повреждения агрегата;
• газовый вид, оповещающий даже о выделениях или понижении количества маслянистой жидкости.

Токовые трансформаторы – важное защитное свойство релейного типа. Схема подключения трансформатора тока – варианты монтажа вы найдете на нашем сайте.

Для чего необходим провод заземления? Подробно о назначении рассмотрим далее.

Конструкцией предусмотрена защита при появлении замыкания или перегрузки, но прибор не подлежит эксплуатации, если замечено повреждение изолирующего слоя, отмечается сбой на соединительных участках, присутствуют сторонние звуки или слишком сильная вибрация, а также прибор имеет на корпусе выраженные трещины или многочисленные сколы.

Видео на тему

его теоретические основы и инструкция

Авто трансформатор – это специальная разновидность электрического трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотка соединяются вместе. Как видите, автотрансформатор имеет достаточно простую конструкцию и разобраться в ней может каждый.

В этой статье мы расскажем о принципе работы этого устройства. Вы сможете узнать не только теоретические основы, но и практическое применение.

Автотрансформатор и его теоретические основы

В автотрансформаторе вы сможете найти единственную обмотку. Она будет использоваться не только в качестве первичной, но и в качестве вторичной обмотки. Схема автотрансформатора указана на фото ниже:

На этом фото вы сможете увидеть, что обмотка AB считается общим числом оборотов. N1 считается первичной обмоткой. Как видите, на фото эта обмотка будет выходить из точки C. В этом случае участок BC будет рассматриваться в качестве вторичной обмотки. Теперь мы можем предположить, что число витков между точками BC будут составлять N2.

Если напряжение в автотрансформаторе будет проходить через V1, тогда напряжение на отрезке первого витка будет составлять V1/N1. Таким образом на участке BC будет V1/N1*N2=V2, а это означает V2/V1=N2/N1=константа k.

Исходя из этих результатов можно сделать вывод о том, что константа будет являться отношением напряжения в автотрансформаторе. Когда нагрузка будет подаваться на участок между вторичными клеммами, тогда показатель тока составит I2. Показатель во вторичной обмотке будет составлять I1 и I2. Теперь мы рекомендуем вашему вниманию соответствующее видео:

Автотрансформатор и экономия потребления меди

Если вы планируете использовать авто трансформатор, тогда сможете значительно сэкономить потребление меди. Электрический силовой трансформатор может использовать значительно больше меди.

На данный момент практически каждый человек знает, что вес меди будет зависеть от ее сечения и длины. Длина проводника в обмотке будет пропорциональна числу его оборотов и типу сечения. Итак, из этого понятно, что вес меди в сечении, где проходит переменный ток пропорционален I1 и вес меди на участке BC также будет составлять I1.

(N₁ — N₂) I₁ + N₂ (I₂ — I₁) ⇒ N₁I₁ — N₂I₁ + N₂I₂ — N₂I₁ ⇒ N₁I₁ + N₂I₂ — 2N₂I₁ ⇒ 2N₁I₁ — 2N₂I₁ (поскольку N₁I₁ = N₂I₂) ⇒ 2 (N₁I₁ — N₂I₁).

Благодаря этой формуле можно доказать, что удельный вес меди в двух обмоточном трансформаторе будет пропорциональным N1I1 + N2I2⇒ 2N1I1 (поскольку в трансформаторе N1I1 = N2I2).

Теперь давайте представим, что W_a и W_TW будут являться показателями веса меди в авто трансформаторе, а в двух обмоточном трансформаторе они будут означать:

Благодаря этой формуле можно сделать вывод, что экономия потребления меди в автотрансформаторе будет составлять ⇒ W_TW — W_a = kW_tw.

Однофазный трансформатор 400/220 киловольт

Автотрансорматор этого типа может иметь только одну обмотку. Именно поэтому во время его использования вы можете столкнуться с определенными преимуществами.

Для коэффициента трансформации размер авто трансформатора будет составлять 50%. Этот показатель был взят в сравнении с обычным трансформатором. Если говорить о стоимости, тогда можно сделать вывод о том, что она будет значительно меньше. Показатель стоимости будет низким, когда коэффициент трансформации будет являться не менее двух. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про измерительные трансформаторы.

Недостатки авто трансформатора

Как и любое другое устройство конструкция автотрансформатора может иметь определенные недостатки. К основным недостаткам можно отнести:

1. Низковольтная схема в этом устройстве будет зависеть от высокого напряжения. Если вы планируете избежать, сбоя в сети, тогда вам необходимо разработать схему обеспечения низкого напряжения. Благодаря этому ваше устройство сможет выдержать высокие нагрузки.
2. Поток рассеивания между обмотками считается небольшим. Это может означать, что, если система будет неисправной, тогда может возникнуть короткое замыкание.
3. Соединения между первичной и вторичной обмоткой должны быть одинаковыми. Именно поэтому во время соединения у вас могут возникнуть определенные проблемы.
4. Систему невозможно выполнить с заземляющей нетралью с одной стороны. Именно поэтому нейтраль должны иметь оба блока.
5. В этой конструкции вам будет сложно сохранить в целостности электромагнитный баланс. Балансирование будет связано с увеличением корпуса этого устройства. Если диапазон будет большим, тогда преимущества первоначальной стоимости значительно растеряются.

Надеемся, что, благодаря нам вы разберетесь с устройством автотрансформатора. Мы постарались предоставить вашему вниманию детальную инструкцию о его применении. Также мы постарались дать полный ответ на вопрос, что такое автотрансформатор.

Читайте также: трансформатор тесла своими руками.

Что такое автотрансформатор? — Работа, преимущество, недостатки и использование

Автотрансформатор — это трансформатор только с одной обмоткой, намотанной на многослойный сердечник. Автотрансформатор похож на двухобмоточный трансформатор, но отличается тем, как первичная и вторичная обмотки взаимосвязаны. Часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной стороны.

В режиме нагрузки часть тока нагрузки получается непосредственно от источника питания, а оставшаяся часть получается за счет действия трансформатора.Автотрансформатор работает как регулятор напряжения .

Содержание :

Пояснения к автомобильной схеме трансформатора

В обычном трансформаторе первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга, но соединены магнитно, как показано на рисунке ниже. В автотрансформаторе первичная и вторичная обмотки связаны как магнитно, так и электрически. Фактически, часть одной непрерывной обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной обмотки.

Рисунок A: Обычный двухобмоточный трансформатор

Существует два типа автотрансформатора в зависимости от конструкции. В одном из типов трансформаторов используется непрерывная обмотка с выводами отводов в удобных местах, определяемых желаемым вторичным напряжением. Однако в автотрансформаторе другого типа есть две или более отдельных катушек, которые электрически соединены, образуя непрерывную обмотку. Конструкция Автотрансформатора показана на рисунке ниже.

Рисунок B: Авто — Трансформатор

Первичная обмотка AB, от которой происходит ответвление в точке C, так что CB действует как вторичная обмотка.Напряжение питания подается на AB, а нагрузка подключается к CB. Отвод может быть фиксированным или переменным. Когда переменное напряжение V ₁ подается на AB, в сердечнике создается переменный поток, в результате чего в обмотке AB индуцируется ЭДС E ₁ . Часть этой наведенной ЭДС отбирается во вторичной цепи.

Лет,

• В ₁ — первичное приложенное напряжение
• В ₂ — вторичное напряжение на нагрузке
• I ₁ — первичный ток
• I ₂ — ток нагрузки
• N ₁ — количество витков между A и B
• N ₂ — количество витков между C и B

Без учета тока холостого хода, реактивного сопротивления утечки и потерь,

V ₁ = E ₁ и V ₂ = E ₂

Следовательно, коэффициент трансформации:

Поскольку вторичные ампер-витки противоположны первичным ампер-виткам, ток I ₂ находится в противофазе с I ₁ .Вторичное напряжение меньше первичного. Следовательно, ток I ₂ больше тока I ₁ . Следовательно, результирующий ток, протекающий через участок BC, равен (I ₂ — I ₁ ).

Ампер-витки из-за участка BC = ток x витков
Уравнение (1) и (2) показывает, что ампер-витки из-за участка BC и переменного тока уравновешивают друг друга, что является характеристикой действия трансформатора.

Экономия меди в автотрансформаторе по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором

Вес меди пропорционален длине и площади поперечного сечения проводника.

Длина проводника пропорциональна количеству витков, а его поперечное сечение пропорционально произведению силы тока на количество витков.

Теперь, исходя из приведенного выше рисунка (B) автотрансформатора, вес меди, необходимой для автотрансформатора, составляет

W _a = вес меди в секции AC + вес меди в секции CB

Следовательно,

Если та же работа выполняется с обычным двухобмоточным трансформатором, показанным выше на рисунке (A), общий вес меди, необходимой для обычного трансформатора, составляет

Вт ₀ = масса меди на первичной обмотке + масса меди на вторичной обмотке

Следовательно,

Теперь отношение веса меди в автотрансформаторе к весу меди в обычном трансформаторе равно

Экономия меди, вызванная использованием автотрансформатора = вес меди, необходимый для обычного трансформатора — вес меди, необходимый для автотрансформатора Таким образом,

Экономия меди = K x масса меди, необходимая для двух обмоток трансформатора

Следовательно, экономия меди увеличивается по мере приближения коэффициента трансформации к единице.Следовательно, автотрансформатор используется, когда значение K почти равно единице.

Преимущества автотрансформатора

• Менее затратно
• Лучшее регулирование
• Низкие потери по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором того же номинала.

Недостатки автотрансформатора

Автотрансформатор обладает различными преимуществами, но также одним из основных недостатков, почему автотрансформатор не используется широко, является то, что

• Вторичная обмотка не изолирована от первичной обмотки.
  Если автомобильный трансформатор используется для подачи низкого напряжения от высокого напряжения и есть разрыв вторичной обмотки, полное первичное напряжение поступает на вторичный вывод, что опасно для оператора и оборудования. Таким образом, автотрансформатор не следует использовать для соединения систем высокого и низкого напряжения.

• Используется только в ограниченных местах, где требуется небольшое отклонение выходного напряжения от входного.

Применения автотрансформатора

• Используется в качестве пускателя для подачи до от 50 до 60% полного напряжения на статор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором во время пуска.
• Используется для небольшого повышения напряжения в распределительном кабеле, чтобы исправить падение напряжения.
• Также используется как регулятор напряжения
• Используется в системах передачи и распределения электроэнергии, а также в аудиосистемах и на железных дорогах.

Автотрансформаторы

— Руководство электрика по однофазным трансформаторам

Определение автотрансформаторов: однообмоточный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, соединенными магнитным и электрическим соединением.

До сих пор мы имели дело с трансформаторами, у которых нет электрического соединения между первичной и вторичной обмотками. Единственное соединение было магнитным. С другой стороны, автотрансформаторы имеют электропроводящую связь между первичной и вторичной обмотками.

В автотрансформаторе только одна обмотка. Общая обмотка — это часть первичной и вторичной обмоток.

Все правила для двухобмоточных и многообмоточных трансформаторов применимы к автотрансформаторам.

Понижающие автотрансформаторы Рисунок 20. Понижающий автотрансформатор

Вы заметите, что на весь трансформатор всего одна обмотка. Часть обмотки перед нагрузкой называется первичной, а часть обмотки, параллельная нагрузке, называется вторичной или общей обмоткой.

Видео оповещение!

В этом видео рассказывается, как работают понижающие трансформаторы. В нем вам покажут, как рассчитать токи, напряжения и мощность обмоток.

Повышающие автотрансформаторы Рисунок 21. Повышающий автотрансформатор

Повышающий автотрансформатор работает по тем же принципам, что и понижающий трансформатор. Единственное отличие состоит в том, что напряжение на нагрузке будет больше, чем напряжение источника. Все те же правила действуют как понижающий автотрансформатор.

Видео оповещение!

Это видео объясняет, как работают повышающие трансформаторы.В нем вам покажут, как рассчитать токи, напряжения и мощность обмоток.

Шаги для решения расчетов автотрансформатора

Выполните следующие действия при выполнении расчетов автотрансформатора:

1. Назначьте полярность — полярность нагрузки определяется тем, какая клемма является наиболее положительной по отношению к другой клемме.
2. Рассчитайте максимальную допустимую нагрузку на обмотку высокого и низкого напряжения.
3. Постройте график протекания тока через нагрузку и обмотку последовательной нагрузки.
4. Рассчитайте максимальную нагрузку ВА.
5. Рассчитайте ток в линии на основе ВА нагрузки.
6. Постройте график текущего расхода в соответствии с действующим законом Кирхгофа.

Понижающие / повышающие автотрансформаторы

Рисунок 22. Стандартный двухобмоточный трансформатор в качестве автотрансформатора

Одним из определяющих принципов автотрансформатора является то, что он имеет общую магнитную и электрическую цепь. В качестве автотрансформатора можно подключить стандартный двухобмоточный трансформатор. Я знаю, что это похоже на волшебство, но это очень реально.Это очень похоже на то, как мы проверяли полярность аддитивного или вычитающего трансформатора.

От того, как подключены полярности, будет зависеть, является ли трансформатор повышающим или понижающим. В понижающей конфигурации напряжения двух обмоток будут вычитаться друг из друга, чтобы обеспечить напряжение нагрузки. В повышающей конфигурации напряжения двух обмоток будут складываться друг с другом, чтобы обеспечить напряжение нагрузки.

Видео оповещение!

В этом видео рассказывается, как работает повышающий / повышающий автотрансформатор и как выполнять расчеты.

Видео

«Понижение автотрансформатора» от The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution License.

Видео

Step up Autotransformer от The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution License.

Buck boost Видео «Автотрансформаторы» от The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution License.

Автотрансформатор

против изолирующего трансформатора | Разделительный трансформатор против автотрансформатора

Преимущества изолирующего трансформатора

• Лучшее качество электроэнергии
• Снижение шума
• Снижает скачки напряжения
• Безопасность

Преимущества автотрансформатора

• Дешевый и более эффективный
• Меньшая индуктивность утечки между первичной и вторичной обмотками
• Простая конструкция
• Меньшая занимаемая площадь при той же мощности в ВА

Изолирующий трансформатор — это электрический трансформатор с первичной и вторичной обмотками.Эти обмотки разделены изоляцией. Эта изоляция снижает риск поражения электрическим током при одновременном прикосновении к активным частям и заземлению.

Автотрансформатор — это электрический трансформатор с одной обмоткой. Термин «авто» относится к одной катушке, действующей отдельно, а не к автоматическим механизмам любого вида. В автотрансформаторе части одной и той же обмотки действуют как первичная и вторичная стороны трансформатора.

Работа изолирующего трансформатора

Изолирующий трансформатор предназначен в первую очередь для изоляции цепей.Эти трансформаторы разработаны и изготовлены с учетом емкостной связи между двумя обмотками. Емкость между первичной и вторичной обмотками также будет связывать переменный ток (AC), ток от первичной до вторичной.

Работа автотрансформатора

Основное назначение автотрансформатора — регулировать напряжение в линиях передачи и может использоваться для преобразования напряжений. Имея только одну обмотку, автотрансформатор автоматически регулирует напряжение в зависимости от нагрузки.Эти трансформаторы требуют переменного тока для правильной работы и не будут работать на постоянном токе.

Общие приложения для автотрансформатора

• Повышение в конце длинной линии передачи для компенсации потерь в линии
• Пониженное напряжение пуска асинхронного двигателя
• Для включения управления выходом выпрямителя, многоотводное питание первичной обмотки
• Пуск люминесцентного светильника

Общие приложения изолирующего трансформатора

• Компьютеры и периферия
• Медицинское оборудование
• Аппаратура дистанционного управления
• Телекоммуникационное оборудование

Свяжитесь с Badger Magnetics сегодня, чтобы оценить ваши конкретные потребности в трансформаторе, будь то изолирующий трансформатор или автотрансформатор.

Badger Magnetics — ведущий производитель электромагнитных трансформаторов .

Принцип работы, конструкция и применение

Автотрансформатор — это однообмоточный трансформатор, работающий по принципу закона Фарадея об электромагнитной индукции. В основном используется в диапазоне низкого напряжения, в промышленных, коммерческих и лабораторных целях. Также известный как вариак, диммер стат и т. Д. Автотрансформатор может быть одно- и трехфазным. Благодаря одной обмотке автотрансформаторы имеют меньше потерь, более эффективны и надежны.Отводя на вторичной стороне, можно получить широкий диапазон напряжения. В некоторых приложениях они также подключаются к преобразователям для выпрямления выходного переменного напряжения.

Что такое автотрансформатор?

Принцип действия автотрансформатора такой же, как у двухобмоточного трансформатора. Он работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому всякий раз, когда происходит относительное изменение магнитного поля и проводников, в проводниках индуцируется ЭДС.Рассмотрим двухобмоточный трансформатор, показанный ниже

.

Трансформатор

Когда к первичной обмотке прикладывается переменное напряжение, оно индуцирует ЭДС в первичной обмотке из-за переменного характера магнитного поля, создаваемого из-за источника переменного тока и статических проводников. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, между полем и проводниками должно быть относительное смещение, и в этом случае поле является переменным, а проводники постоянными. Из-за чего в первичной обмотке трансформатора наводится ЭДС.

Наведенная ЭДС в первичной обмотке создает переменный поток в первичной обмотке. Поток связывает вторичную обмотку трансформатора, проходя через сердечник трансформатора. Это называется взаимной индукцией. Во вторичной обмотке наводится ЭДС. И на основе количества витков вторичной обмотки рассчитывается величина вторичной наведенной ЭДС.

Принцип работы автотрансформатора

Теперь рассмотрим принципиальную схему автотрансформатора, показанную ниже.По сравнению с трансформаторами с двумя обмотками, показанными на рисунке 1, автотрансформатор имеет одну обмотку. Когда в первичную цепь подается переменное питание, из-за закона электромагнитной индукции Фарадея в первичной части индуцируется ЭДС. Поскольку магнитное поле имеет переменный характер, а проводники неподвижны.

Автотрансформатор

Индуцированная ЭДС в первичной обмотке создает поток, который называется потоком в первичной обмотке. Этот поток связывает вторичную обмотку и наводит на вторичную обмотку ЭДС из-за взаимной индукции.Следовательно, во вторичной обмотке передается ЭДС. По количеству витков на вторичной стороне определяется величина наведенной ЭДС.

Автотрансформатор рабочий

Уравнение индуцированной ЭДС дается как

E = 4,44∅Nf

Это можно обобщить как для ЭДС первичной обмотки, так и для ЭДС вторичной обмотки. Если взять коэффициент, то получится

E1 / E2 = N1 / N2 = k

Видно, что величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна количеству витков.Если количество витков на вторичной стороне больше, это называется повышающим автотрансформатором. Если на несколько витков меньше, он называется понижающим автотрансформатором. Также наблюдается, что в трансформаторах с двумя обмотками поток связывает вторичную обмотку через сердечник трансформатора. Между первичной и вторичной обмотками нет электрической связи. По этой причине трансформатор называется устройством с гальванической развязкой, но с магнитной связью. Но для автотрансформатора есть гальваническая развязка.Обмотка одна. По этой причине автотрансформатор называют устройством с электрической и магнитной связью.

Природа ЭДС, индуцированная, как показано выше, является статической ЭДС. Если источник переменный, а проводники постоянные, в этом случае ЭДС, наведенная природой, будет статической. Если проводники вращаются и магнитное поле постоянно, в этом случае индуцированная ЭДС является динамически индуцированной ЭДС. В трансформаторе и автотрансформаторе индуцированная ЭДС является статической ЭДС.В случае генераторов постоянного тока индуцированная ЭДС — это динамически индуцированная ЭДС. Для статически индуцированной ЭДС направление токов определяется законом Ленца. В случае динамической ЭДС она задается правилом правой руки Флеминга. Следовательно, в автотрансформаторе направление наведенной ЭДС задается законом Ленца.

Также в двухобмоточных трансформаторах энергия от первичной к вторичной индуцируется посредством индукции, но в то время как в автотрансформаторе энергия передается как посредством индукции, так и посредством проводимости.Следует отметить, что для индукции ЭДС на первичной стороне, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, должно быть относительное изменение между магнитным полем и набором проводников. По этой причине мы получаем переменное напряжение на первичной стороне, которое носит переменный характер. Если мы дадим DC, то автотрансформатор или два обмоточных трансформатора не будут работать из-за постоянного характера питания. Следовательно, мы говорим, что трансформатор не работает на постоянном токе. Фактически, из-за низкого сопротивления первичной обмотки при подаче постоянного тока из-за больших токов обмотка сгорит.

Свойства автотрансформатора

Недвижимость

• Автотрансформатор представляет собой устройство с электрической и магнитной связью
• В автотрансформаторе мощность постоянная
• В автотрансформаторе общий поток постоянен
• В автотрансформаторе частота постоянна
• Напряжение и ток зависят от количества оборотов.
• Автотрансформатор также называют фазосдвигающим устройством
• В автотрансформаторе потери меньше по сравнению с двухобмоточным трансформатором за счет однообмотки
• КПД автотрансформатора больше, чем у двухобмоточных трансформаторов
• Потери в железе и меди меньше автотрансформатора.

Строительство автотрансформатора

Трансформатор в основном состоит из двух частей

Проводники автотрансформатора сделаны из меди. У них низкое сопротивление. Медные жилы изолированы друг от друга. В качестве изоляционного материала используется пропитанная бумага, слюда и т. Д. Изоляция также помогает снизить потери на вихревые токи. Обмотка наматывается на сердечник. Для однообмоточного трансформатора требуется меньше меди по сравнению с двухобмоточным трансформатором.

Автотрансформатор-строительный

Для передачи потока от первичной обмотки к вторичной используется сердечник. Сердечник изготовлен из магнитного материала, такого как кремнистая сталь, сталь CRGO и т. Д. Сталь CRGO является наиболее эффективным материалом для сердечника, так как имеет наименьшие гистерезисные потери. Роль сердечника заключается в передаче потока от одной части обмотки к другим частям.
Другими важными частями, показанными на рис. 3, являются подшипники, щетки, клеммные колодки и т. Д. Показанные части используются для регуляторов яркости света, которые в основном используются в лабораторных целях.

Преимущества и недостатки автотрансформатора

Преимущества

• Потери в автотрансформаторе меньше
• КПД автотрансформатора больше
• Требуемая медь меньше
• Основное требование меньше

Недостатки

• Автотрансформаторы нельзя использовать при высоких напряжениях. Поскольку любое нарушение непрерывности в первичной обмотке приведет к полному возникновению первичного напряжения на вторичной стороне, его нельзя использовать для высоких напряжений
• Требование к изоляции больше.Поскольку автотрансформатор связан как электрически, так и магнитно, требования к изоляции выше.
• Из-за общей обмотки подключение нейтрали затруднено.

Применение автотрансформаторов

Ниже приведены области применения автотрансформаторов.

• Автотрансформаторы используются для пуска асинхронных двигателей
• Автотрансформаторы используются для регулирования напряжения
• Автотрансформаторы используются в лабораторных целях.
• Автотрансформаторы используются во многих промышленных приложениях, таких как бумажные фабрики, фабрики и т. Д.

Часто задаваемые вопросы

1). Работает ли Автотрансформатор в DC

Нет, автотрансформатор не может работать в DC

2). У автотрансформатора две обмотки?

Нет, автотрансформатор имеет только одну обмотку

3). Автотрансформатор — это электрически изолированное устройство?

Нет, автотрансформатор — это устройство с электрическими и магнитными связями.

4). КПД автотрансформатора больше, чем у двух обмоточных трансформаторов?

КПД автотрансформатора больше двух обмоток трансформатора

5). Используем ли мы автотрансформаторы для высоковольтных систем?

Нет, автотрансформаторы используются для низкого напряжения (420 В). Кроме того, при проектировании принимаются специальные меры.

Таким образом, это все об обзоре автотрансформаторов, таких как работа, конструкция, преимущества и недостатки.Автотрансформаторы, в основном используемые для пуска асинхронных двигателей и в лабораторных целях, имеют КПД до 98%. Они надежны в применении, требуют меньшего обслуживания и более длительного срока службы. Вот вам вопрос, почему автотрансформаторы не подходят для высоковольтных приложений?

Что такое автотрансформатор? | Регулируемый автотрансформатор

Автотрансформатор — это разновидность электрического трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки имеют одну общую обмотку. Другими словами, это однообмоточный трансформатор.

Автотрансформатор аналогичен двухобмоточному трансформатору, но отличается способом первичной и вторичные обмотки взаимосвязаны. В автотрансформаторе одна обмотка используется как первичная обмотка, так и вторичная обмотка. Но в двух обмотках В трансформаторе используются две разные обмотки для первичной и вторичной обмоток.

В режиме нагрузки часть тока нагрузки получается непосредственно от источника питания, а оставшаяся часть получается за счет действия трансформатора.Автотрансформатор работает как регулятор напряжения.

Виды автотрансформаторов

На основании конструкции:

• В трансформатор одного типа, имеется сплошная обмотка с выведенными отводами в удобных точках определяется желаемым вторичным напряжением
• В другой тип автотрансформатора, есть две или более отдельных катушек, которые электрически соединены в непрерывную обмотку.

По выходному напряжению:

• Однофазные регулируемые автотрансформаторы: однофазные автотрансформаторы имеют однофазное входное напряжение 230 В и однофазное выходное напряжение от 0 до 230 В, переменное в зависимости от положения селектора.
• Трехфазные автотрансформаторы переменного тока: трехфазные автотрансформаторы имеют трехфазное входное напряжение 400 В и трехфазное выходное напряжение от 0 до 400 В, переменное в зависимости от положения, выбранного селектором.

Что такое автотрансформатор используется для?

• Используется для запуска асинхронных и синхронных двигателей, обеспечивая от 50 до 60% общего напряжения на статоре двигателя во время запуска.

• Используется для небольшого увеличения разводки кабеля, компенсируя падения напряжения.

• Также используется как регулятор напряжения.

• В сельских распределительных сетях с большими расстояниями автотрансформаторы могут использоваться с соотношением около 1: 1, чтобы компенсировать заметные падения напряжения на концах линии, используя преимущества множества розеток для изменения питания. Напряжение .

• Используется в системе передачи и распределения электроэнергии, а также в аудио- и железнодорожной системе.

Преимущества и недостатки использования Автотрансформаторов

Преимущества использования автотрансформаторов

• Менее затратный: размер автотрансформатора будет примерно 50% от соответствующего размера двухобмоточного трансформатора.Таким образом, автотрансформатор меньше по размеру и дешевле, так как есть экономия в стоимости материала.
• Экономия меди в автотрансформаторе. вес меди любой обмотки зависит от ее длины и площади поперечного сечения. В автотрансформаторе используется только одна обмотка на фазу, в отличие от двух отдельных обмоток в обычном трансформаторе.
• Лучшее регулирование: автотрансформатор имеет более высокий КПД, чем двухобмоточный трансформатор. Это связано с меньшими омическими потерями и потерями в сердечнике из-за уменьшения материала трансформатора.
• Низкие потери по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором того же номинала: Автотрансформатор имеет лучшее регулирование напряжения, так как падение напряжения на сопротивлении и реактивном сопротивлении одиночной обмотки меньше.

Недостатки использования Автотрансформатора

• Поток утечки между первичной и вторичной обмотками невелик и, следовательно, низкое сопротивление. Это приводит к более сильным токам короткого замыкания в условиях повреждения.
• Соединения на первичной и вторичной сторонах обязательно должны быть равными, за исключением случаев использования взаимосвязанных выделенных соединений.Это вносит сложности из-за изменения первичного и вторичного фазового угла, особенно в случае соединения треугольник / треугольник.
• Из-за общей нейтрали в автоматическом трансформаторе, подключенном по схеме звезда / звезда, невозможно заземлить нейтраль только с одной стороны. Обе стороны должны иметь нейтралитет либо на суше, либо изолированно.
• Вторичная обмотка не изолирована от первичной обмотки. Если автотрансформатор используется для подачи низкого напряжения от высокого напряжения и есть разрыв вторичной обмотки, все первичное напряжение проходит через клемму вторичной обмотки, что опасно для оператора и оборудования.Следовательно, автоматический трансформатор не следует использовать для соединения систем высокого и низкого напряжения.

Больше однофазных / трехфазных автотрансформаторов смотрите здесь

Если вам интересно узнать больше об автотрансформаторах, читайте здесь

Основы автотрансформаторов | EC&M

Автотрансформатор — это трансформатор, часть обмотки которого включена как во входную, так и в выходную цепь. Простое подключение автотрансформатора показано на рис.1. Обратите внимание, что поскольку имеется общая часть обмотки (раздел 1-2), между входной и выходной цепями нет изоляции. Также обратите внимание, что здесь всего одна обмотка.

Как показано на схеме, линейный ток составляет 10 А для выхода 2000 ВА (10 А x 200 В). Ток нагрузки составляет 20 А при выходном напряжении 100 В или 2000 ВА.

Обмотка имеет ответвления 100 В, поэтому автотрансформатор работает как понижающий трансформатор с 200 В на 100 В. Хотя это приемлемое трансформаторное соединение, его применение довольно ограничено из-за отсутствия изоляции между входными и выходными цепями.

Обратите внимание, что ток нагрузки течет в направлении, противоположном линейному току, что типично для всех трансформаторов. Таким образом, ток в разделе 1-2 равен разнице между этими двумя токами, или 10 А (нагрузка 20 А минус линия 10 А).

Расчет эквивалентного размера

Эквивалентный размер автотрансформатора на схеме ниже можно найти следующим образом.

Раздел 2-3 ВА равняется 100 В, умноженным на 10 А, или 1000 ВА. Секция 1-2 ВА равна величине тока нагрузки за вычетом линейного тока, умноженного на 100 В [(20 A-10 A) x 100 В], или 1000 ВА.

Следовательно, эквивалентный физический размер равен разделу 1-2 ВА плюс разделу 2-3 ВА, разделенному на 2 [(1000 ВА + 1000 ВА) / 2] или 1000 ВА. Таким образом, у нас есть трансформатор, эквивалентный размер которого составляет 1000 ВА, но обеспечивает нагрузку 2000 ВА. Мы получаем здесь что-то даром? Не совсем. Отмеченное здесь преобразование в действительности составляет только половину кВА нагрузки, а не всю ее, как это было бы с изолированным трансформатором.

Следующее уравнение можно использовать для расчета эквивалентного размера любого автотрансформатора.

Эквивалентный физический размер = [([V.sub.H] — [V.sub.L]) / [V.sub.H]] x [kVA.sub.load] (уравнение 1)

где [V.sub.H] = входное напряжение

[V.sub.L] = выходное напряжение

Возвращаясь к диаграмме и вставляя известные значения в уравнение 1, мы получаем следующее.

Эквивалентный физический размер = [([V.sub.H] — [V.sub.L]) / [V.sub.H]] x [kVA.sub.load]

= [(200 В — 100 В) / 200 В] x 2 кВА

= 1кВА

Обратите внимание, что чем больше коэффициент трансформации, чем больше эквивалентный физический размер трансформатора и чем меньше коэффициент трансформации, тем меньше эквивалентный физический размер.Например, предположим, что у нас есть автотрансформатор с соотношением 200/50 В, питающий нагрузку того же размера кВА (2 кВА). Эквивалентный физический размер следующий.

Эквивалентный физический размер = [([V.sub.H] — [V.sub.L]) / [V.sub.H]] x [kVA.sub.load]

= [(200 В — 50 В) / 200 В] X 2 кВА

= 1,5 кВА

Теперь предположим, что у нас есть автотрансформатор с меньшим коэффициентом трансформации, 200В-190В, но питающий нагрузку того же размера кВА. Его эквивалентный физический размер выглядит следующим образом.

Эквивалентный физический размер = [([V.sub.H] — [V.sub.L]) / [V.sub.H]] x [kVA.sub.load]

= [(200 В — 190 В) / 200 В] / 200 кВА

= 0,1 кВА

Как видите, чем больше коэффициент трансформации, тем менее экономичным становится автотрансформатор. В результате автотрансформаторы с коэффициентами трансформации более 2 используются редко.

Небольшая викторина

Чтобы помочь вам разобраться в применении автотрансформаторов, давайте проведем небольшую викторину.Пожалуйста, изучите соединения трансформатора, показанные на рис. 2, 3 и 4. На рис. 2 представлена ​​электрическая схема изолированного трансформатора, включая входное и выходное напряжение на каждой обмотке. На рис. 3 показан тот же изолированный трансформатор, подключенный как понижающий автотрансформатор, а на рис. 4 он показан как понижающий автотрансформатор.

Предположим, вы хотите понизить линию 132 В до 120 В. Какое подключение автотрансформатора следует использовать и трансформатор какого физического размера требуется для работы с нагрузкой 10 кВА?

Отвечать.Если вы выбрали рис. 4, вы ошибаетесь, потому что это соединение требует 132 В на обмотке 120 В. Напряжение на обмотке 12 В будет 13,2 В. Таким образом, вы получите 118,8 В (132–13,2 В) на стороне нагрузки, потому что это соединение с компенсацией. В результате трансформатор перегреется из-за превышения входного напряжения на 10%.

Правильный ответ — рис. 3, потому что это соединение использует обе обмотки при их номинальном напряжении, и обеспечивается точное требуемое соотношение напряжений.

Теперь об эквивалентном физическом размере.Может, нам стоит перефразировать этот вопрос. Мы действительно хотим знать номинальную мощность в кВА, необходимую для нашего изолированного трансформатора, чтобы при подключении в качестве автотрансформатора он выдерживал нагрузку 10 кВА. Снова возвращаясь к уравнению 1 и используя соединение на рис. 3, мы имеем следующее.

Эквивалентный физический размер = [([V.sub.H] — [V.sub.L]) / [V.sub.H]] x [kVA.sub.load]

= [(132 В — 120 В) / 132 В] x 10 кВА

= 0,91 кВА

Таким образом, нам нужен изолированный трансформатор с номиналом.91 кВА и подключены, как показано на рис. 3, для работы с нашей нагрузкой 10 кВА. На практике мы бы выбрали стандартный рейтинг, близкий к рассчитанному, но немного превышающий его. В этом случае мы бы выбрали трансформатор на 1 кВА.

Чем отличается автотрансформатор?

Определение трансформатора — это устройство, изменяющее напряжение в цепи переменного тока.

Возможно, вы слышали об автотрансформаторе или повышающем трансформаторе, и эти термины обычно используются для обозначения одного и того же типа устройства; они просто подчеркивают разные аспекты.Трансформатор не обязательно должен быть повышающим, чтобы быть автотрансформатором, и не обязательно быть автотрансформатором, чтобы быть повышающим, но эти два элемента часто идут вместе.

Автотрансформатор

Слово «авто» в «автотрансформатор» на самом деле означает просто один или единственный, а не совсем «автоматический» или «автоматический», как мы обычно думаем об этом. Это автотрансформатор, поскольку он имеет только одну индуктивную (магнитную) обмотку, используемую как первичной, так и вторичной.

Понижающий импульс

Понижающий уровень означает, что он снижает напряжение, а повышение означает его увеличение.Понижающий-повышающий трансформатор означает, что он может как увеличивать, так и уменьшать напряжение.

Каково их приложение?

Понижающие и повышающие автотрансформаторы часто используются для небольших изменений напряжения, скажем, с 208 В до 240 В (повышение) или с 240 В до 208 (понижающее напряжение). Обычно они эффективны и недороги, когда требуются только небольшие изменения, тогда как традиционный двухкатушечный трансформатор более практичен для более крупных изменений.

Большинство этих трансформаторов будет иметь несколько точек отвода для разных выходных и входных напряжений.Часто их можно подключать в различных конфигурациях для выполнения широкого спектра функций, как в случае с Emerson Sola HD.

Одним из основных факторов, влияющих на автотрансформатор, является отсутствие изоляции между первичной и вторичной обмотками, поэтому нарушение изоляции обмоток автотрансформатора может привести к приложению входного напряжения к выходу и повреждению компонентов. Также существует большая вероятность проблем с гармониками и замыканиями на землю из-за этого «смешения» первичной и вторичной обмоток.