Что такое автотрансформатор – устройство, принцип действия, схема, типы

Что такое автотрансформатор?

Для преобразования напряжения в электротехнике используют трансформаторы или автотрансформаторы. Из-за схожести названий этих двух устройств их часто путают или приравнивают к одному и тому же. Однако это не так, хоть и принцип действия подобен, но принципиально различается конструкция и их сфера применения. Поэтому давайте рассмотрим отличия трансформатора от автотрансформатора, чтобы понять, в чем все же разница.

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 428
Источник: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-transformator-ot-avtotransformatora.html

Назначение автотрансформатора

Автотрансформаторы бывают повышающие и понижающие, однофазные и трехфазные. Применяются они для питания бытовых приборов, пуска асинхронных электрических двигателей, в промышленных электрических сетях. В быту автотрансформаторы используют для регулировки напряжения сети, если оно завышено или занижено. В промышленности с их помощью уменьшают пусковые токи электрических двигателей, повышают напряжение в линиях электропередач для уменьшения потерь.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 497
Источник: http://www.sdelai-sam.su/avtotransformator.html

Основные отличия

Чтобы вам было легче понять, в чем разница между обычным трансформатором и автотрансформатором, мы собрали в таблицу их основные отличия:

Трансформатор Автотрансформатор
КПД КПД автотрансформатора больше чем у обычного, особенно при незначительной разности входного и выходного напряжения.
Количество обмоток Минимум 2 и больше в зависимости от количества фаз 1 и более, равно количеству фаз
Гальваническая развязка Есть Нет
Опасность поражения электрическим током при питания бытовых электроприборов При выходном напряжении менее 36 Вольт – невелика Высокая
Безопасность для запитанных приборов Высокая Низкая, при обрыве в катушке на витках после отвода к нагрузке, на неё попадет всё напряжение питания
Стоимость Высокая, расход меди и стали для сердечников большой, особенно у трёхфазных трансформаторов Низкая, из-за того что для каждой фазы лишь 1 обмотка, расход меди и стали меньшие

Трансформаторы применяются всюду – от электростанций и подстанций, рассчитанных на десятки и сотни тысяч вольт, до питания малой бытовой техники. Хотя в последнее время используются блоки питания, но и их основой является генератор и трансформатор на ферритовом сердечнике.

Автотрансформаторы используются в бытовых стабилизаторах сетевого напряжения. Часто ЛАТРы используют в лабораториях при тестировании или ремонте электронных устройств. Тем не менее они нашли своё применение и в высоковольтных сетях, а также для электрификации железных дорог.

Например, на ЖД используются такие изделия в сетях 2х25 (два по 25 киловольт). Как на схеме выше в малонаселенных районах прокладывается линия 50 кВ, а к электропоезду по контактному проводу подаётся 25 кВ от понижающего автотрансформатора. Таким образом уменьшается число тяговых подстанций и потери в линии.

Теперь вы знаете, в чем принципиальное отличие трансформатора от автотрансформатора. Для закрепления материала рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Наверняка вы не знаете:

Нравится()Не нравится()

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 2006
Источник: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-transformator-ot-avtotransformatora.html

Чем отличается автотрансформатор от трансформатора

У обычного трансформатора первичные и вторичные обмотки электрически не связаны, энергия между ними передается посредством магнитного поля. Автотрансформатор фактически имеет одну обмотку, от которой отходят выводы. Помимо электромагнитной связи, обмотки автотрансформатора связаны электрически.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 353
Источник: http://www.sdelai-sam.su/avtotransformator.html

Устройство автотрансформатора

В простейшем случае, на замкнутом магнитопроводе располагаются две обмотки соединенные последовательно. В зависимости от варианта подключения источника энергии и нагрузки, автотрансформатор может работать как повышающий или как понижающий.

Существует конструкция, в которой реализован механизм ручного регулирования выходного напряжения (Вариак, ЛАТР). Так же применяются блоки автоматической регулировки с обратной связью, по сути, автотрансформатор с таким устройством можно назвать стабилизатором напряжения.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 559
Источник: http://www.sdelai-sam.su/avtotransformator.html

Принцип действия автотрансформатора

Несмотря на особенности строения обмоточной части агрегата, его принцип действия очень напоминает работу обычного трансформатора. По такому же принципу во время циркуляции переменного тока возникает магнитный поток в сердечнике. Его действие на обмотку характеризуется появлением на каждом отдельном витке равновеликой электродвижущей силы. Суммарная ЭДС на отрезке обмотки равна сумме величин токов всех отдельно взятых витков.

Особенностью является то, что по обмотке циркулирует ещё и первичный ток, который оказывается в противофазе к индукционному потоку. Результирующие значения этих токов на участке обмотки, предназначенной для потребителя, получаются меньшими (для понижающего тр.) чем параметры поступающего электричества.

Схема понижающего автотрансформатора

Соотношение величин ЭДС выражается формулой: E1/E2 = w1/w2 = k , где E – ЭДС, w – количество витков, k – коэффициент трансформации.

Учитывая то, что падение напряжений в обмотках трансформатора невелико – его можно не учитывать. В таком случае равенства: U1 = E1; U2 = E2 можно считать справедливыми. Таким образом, приведённая выше формула приобретает вид: U1/U2 = w1/w2 = k, то есть, соотношение напряжений к числу витков такое же, как и для обычного трансформатора.

Не вдаваясь в подробности, заметим, что отношение силы тока верхней катушки к току нагрузки, как и для обычного трансформатора, выражается формулой: I1/I2 = w2/w1 = 1/k. Отсюда следует, что поскольку в понижающем трансформаторе w2 < w1, то I2 < I1. Другими словами ток на выходе значительно меньше величины входящего тока. Таким образом, расходуется меньше энергии на нагревание проволоки, что позволяет использовать провода меньшего сечения.

Примечательно, что мощность нагрузки образуют токи электромагнитной индукции и электрической составляющей. Электрическая мощность ( P = U2*I1 ) довольно ощутима, в сравнении с индукционной составляющей, поступающей во вторичную цепь. Поэтому, чтобы получить требуемую мощность, используются меньшие значения сечений для магнитопроводов.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 2060
Источник: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-avtotransformator.html

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.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 1030
Источник: https://ProTransformatory.ru/vidy/avtotransformator

Области применения

Автотрансформаторы по сей день занимают прочные позиции в различных областях, связанных с электротехникой. Без них не обходятся:

  • различные выпрямители;
  • радиотехнические устройства;
  • телефонные аппараты;
  • сварочные аппараты;
  • системы электрификации железных дорог и многие другие устройства.

Трёхфазные автотрансформаторы используют в высоковольтных электросетях. Их применение повышает КПД энергосистем, что сказывается на снижении затрат, связанных с передачей электроэнергии.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 494
Источник: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-avtotransformator.html

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.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 1204
Источник: https://ProTransformatory.ru/vidy/avtotransformator

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.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 1448
Источник: https://ProTransformatory.ru/vidy/avtotransformator

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.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1735
Источник: https://ProTransformatory.ru/vidy/avtotransformator

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 11814
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
  1. https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-transformator-ot-avtotransformatora.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 2434 (21%)
  2. http://www.sdelai-sam.su/avtotransformator.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 1409 (12%)
  3. https://www.asutpp.ru/chto-takoe-avtotransformator.html: использовано 2 блоков из 7, кол-во символов 2554 (22%)
  4. https://ProTransformatory.ru/vidy/avtotransformator: использовано 4 блоков из 7, кол-во символов 5417 (46%)

lightika.com

Что такое трансформаторы ЛАТР: назначение и применение

Автотрансформаторы предназначены для плавного регулирования напряжения переменного тока частотой 50-60Гц при различных электротехнических работах. Очень часто автотрансформаторы применяют, когда нужно понизить или повысить переменное напряжение для строительных или бытовых электроприборов.

Особенности конструкции трансформаторов

К трансформаторам относят электрическую аппаратуру, имеющую от двух и более обмоток связанных индуктивно, предназначенную для преобразования электрической энергии по уровню тока или напряжения.

В трансформаторе может быть одна (у автотрансформатора) или несколько изолированных ленточных, либо проволочных обмоток (или катушек), которые охватываются общим магнитным потоком и наматываются на магнитопровод (называемым сердечником) из магнитомягкого ферромагнитного материала.

На сегодняшний день очень широкое распространение в быту приобрели однофазные автотрансформаторы (ЛАТРы - расшифровываются как "лабораторные автотрансформаторы) - это вид трансформатора, где первичные и вторичные обмотки не изолированы друг от друга, а электрически соединены напрямую, поэтому в них имеется не только электромагнитная связь, но и электрическая. Эта общая обмотка имеет несколько разных выводов (от 3 и более), подключившись к которым, возможно получить различные напряжения.

Преимущества автотрансформаторов

Преимущество автотрансформатора заключается в более высоком КПД, т.к. лишь некоторая часть мощности преобразовывается - это особенно важно, когда выходное и входное напряжения различаются на небольшую величину. Отрицательным моментом служит то, что нет электрической изоляции между обмотками и, как следствие, первичной и вторичной цепью. Так как в промышленных электрических сетях имеется заземление нулевого провода, поэтому озвученный фактор не будет играть никакой роли, но другим очень важным моментом здесь служит существенно меньший расход меди для обмоток, собственно стали для сердечников, уменьшаются габариты и вес. В итоге мы имеем понижение стоимости. А это уже серьёзный довод в условиях современного рынка.

У Автотрансформатора ЛАТРимеется подвижный контакт-токосъём, который подключён к обмотке. Это позволяет плавно изменить число витков, которые включены во вторичную цепь, и, соответственно, выходное напряжение, которое можно выбрать практически от 0 до наибольшего значения у ЛАТР данной модели.

Применение трансформаторов ЛАТР

ЛАТРы нашли применение там, где требуется, стабилизация напряжения электросети, часто применяют в лабораторных установках. ЛАТР способен плавно регулировать напряжение переменного тока промышленной частоты 50 Гц при разнообразных электротехнических работах. Необходимым требованием безопасности при его работе служит надёжное заземление.

Эксплуатировать автотрансформаторы со снятой оболочкой запрещено. ЛАТР относят к электротехническим приборам, нестойким по отношению к короткому замыканию, а значит его использование возможно лишь в тех сетях, которые защищены плавкими предохранителями или автоматами, отключающими сеть при токах более 20 А (или более, в зависимости от модели).

По климатическим характеристикам допускается эксплуатация ЛАТРов при высоте 2000 метров над уровнем моря, но при этом ток нагрузки необходимо уменьшать на 2,5% при подъёме на каждые 500 м высоты.

егодня на рынке представлены модели автотрансформаторов со сроком службы 12 лет и более, при наработках на отказ не меньше 6250 часов. Положение автотрансформаторов ЛАТР во время эксплуатации может быть произвольным, режим работы - продолжительным.

electric-220.ru

Что такое автотрансформатор?

Авто трансформатор – это разновидность электрического трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотка представляют собой единое целое.

Автотрансформатор: теоретические основы

В автотрансформаторе одна единственная обмотка используется в качестве как первичной, так и вторичной. Однако в двухобмоточных трансформаторах две различные обмотки используются и с первичной, и с вторичной целью. Схема такого автотрансформатора показана ниже:

Схема автотрансформатора

Обмотка AB и общее число оборотов N1 считается первичной обмоткой. Такую обмотку отводят из точки C, а участок ВС рассматривается как вторичная обмотка. Давайте предположим, что число витков между точками B и C является N2.

Если напряжение V1 проходит через обмотку на участке между A и C, тогда напряжение на отрезке 1 витка в данной обмотке составляет V1/N1.

Таким образом, напряжение на участке ВС будет V1/N1*N2=V2, а значит, V2/V1=N2/N1=константа k.

Так как участок обмотки BC рассматривается как вторичный, можно легко понять, что значение константы ′k′ является ни чем иным, как отношение напряжений данного автотрансформатора.

Когда нагрузка дается на участок между вторичными клеммами, то есть между B и C, тогда показатель тока будет I2. Ток во вторичной обмотке или в общей обмотке – это перепад между I1 и I2.

Видео: Автотрансформаторы и их применение

Автотрансформатор и экономия потребления меди

А сейчас мы обсудим экономию потребления меди в авто трансформаторе и сравним ее с показателями в обычном двухобмоточном электрическом силовом трансформаторе.

 

Общеизвестно, что вес любой медной обмотки зависит от ее длины и поперечного сечения. Опять же, длина проводника в обмотке пропорциональна числу его оборотов и типу его сечения (площадь поперечного сечения зависит от номинального тока).

Таким образом, вес меди в обмотке прямо пропорционален числу оборотов и показателю номинального тока обмотки.

Итак, вес меди в сечении, где проходит переменный ток, пропорционален (N1 — N2) I1 и, аналогично, вес меди на участке BC пропорционален N2 (I2 — I1), то есть, общий вес меди в обмотке автотрансформатора пропорционален:

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

Аналогичным образом можно доказать, что удельный вес меди в двухобмоточном трансформаторе пропорционален:

N1I1 + N2I2⇒ 2N1I1 (поскольку в трансформаторе N1I1 = N2I2)

Давайте предположим, что Wa и WTW являются показателями веса меди в авто трансформаторе и двухобмоточном трансформаторе соответственно, а значит:

Формулы

Экономия потребления меди в авто трансформаторе по сравнению с двухобмоточным равна:
⇒ WTW — Wa = kWtw

Однофазный трансформатор 400/220 киловольт

Однофазный трансформатор 400/220KV

Автотрансформатор использует только одну обмотку в каждой фазе по сравнению с двумя совершенно отдельными обмотками в обычном силовом трансформаторе.
Преимущества использования авто трансформатора

Для коэффициента трансформации 2 размер авто трансформатора будет составлять приблизительно 50% от соответствующего размера 2 в случае с обычным обмоточным трансформатором. Для коэффициента трансформации, скажем, 20, размер должен быть около 95%. Экономия в стоимости, конечно же, будет составлять не аналогичную пропорцию. Экономия затрат весьма заметна тогда, когда коэффициент трансформации является низким, то есть менее 2.

Недостатки использования авто трансформатора

  1. Из-за электропроводности при помощи как первичной, так и вторичной обмоток, низковольтная схема зависит от высокого напряжения. Чтобы избежать сбоя в сети, необходимо разработать схему обеспечения низкого напряжения для того, чтобы выдерживать более мощную нагрузку.
  2. Поток рассеяния между первичной и вторичной обмотками мал, следовательно, сопротивление является достаточно низким. А это может привести к короткому замыканию в условиях неисправности системы.
  3. Соединения на первичном и вторичном блоках обязательно должны быть одинаковыми, за исключением случаев использования взаимосвязанных главных соединений. По сути, возможны осложнения в связи с изменением первичного/вторичного фазового угла, особенно в случае соединения «треугольником».
  4. Из-за общей нейтральности главного подключения в авто трансформаторе нет возможности для функционирования системы с заземленной нейтралью только с одной стороны. Поэтому оба блока должны иметь свой собственный ​​нейтралитет относительно земли или изолированы полностью.
  5. Намного труднее сохранить электромагнитный баланс обмотки, если присутствуют отводы регулировки напряжения. Следует помнить, что такое балансирование в авто трансформаторе напрямую связано с увеличением размера корпуса трансформатора. Если диапазон отвода очень большой, то преимущества экономии на первоначальной стоимости значительно теряются по большому счету.

 



www.wikitransformer.ru

Автотрансформатор - это... Что такое Автотрансформатор?

Схема автотрансформатора

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Ссылки

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 3 февраля 2012.

ushakov.academic.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *