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

Автотрансформаторы устройство и принцип

Назначение, устройство и принцип действия автотрансформаторов

В некоторых случаях бывает необходимо изменять напряжение в небольших пределах. Это проще всего сделать не двухобмоточными трансформаторами, а однообмоточными, называемыми автотрансформаторами. Если коэфициент трансформации мало отличается от единицы, то разница между величиной токов в первичной и во вторичной обмотках будет невелика. Что же произойдет, если объединить обе обмотки? Получится схема автотрансформатора (рис. 1).

Автотрансформаторы относят к трансформаторам специального назначения. Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что у них обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, т. е. цепи этих обмоток имеют не только магнитную, но и гальваническую связь.

В зависимости от включения обмоток автотрансформатора можно получить повышение или понижение напряжения.

Рис. 1 Схемы однофазных автотрансформаторов: а – понижающего, б – повышающего.

Если присоединить источник переменного напряжения к точкам А и Х, то в сердечнике возникнет переменный магнитный поток. В каждом из витков обмотки будет индуктироваться ЭДС одной и той же величины. Очевидно, между точками а и Х возникнет ЭДС, равная ЭДС одного витка, умноженной на число витков, заключенных между точками а и Х.

Если присоединить к обмотке в точках a и Х какую-нибудь нагрузку, то вторичный ток I2 будет проходить по части обмотки и именно между точками a и Х. Но так как по этим же виткам проходит и первичный ток I1 , то оба тока геометрически сложатся, и по участку a Х будет протекать очень небольшой по величине ток, определяемый разностью этих токов. Это позволяет часть обмотки сделать из провода малого сечения, чтобы сэкономить медь. Если принять во внимание, что этот участок составляет большую часть всех витков, то и экономия меди получается весьма ощутимой.

Таким образом, автотрансформаторы целесообразно использовать для незначительного понижения или повышения напряжения, когда в части обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, устанавливается уменьшенный ток что позволяет выполнить ее более тонким проводом и сэкономить цветной металл. Одновременно с этим уменьшается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого получается меньше, чем у трансформатора.

В электромагнитных преобразователях энергии – трансформаторах – передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется магнитным полем, энергия которого сосредоточена в магнитопроводе. В автотрансформаторах передача энергии осуществляется как магнитным полем, так и за счет электрической связи между первичной и вторичной обмотками.

Трансформатор и автотрансформатор

Автотрансформаторы успешно конкурируют с двухобмоточными трансформаторами, когда их коэффициент трансформации – мало отличается от единицы и но более 1,5 – 2. При коэффициенте трансформации свыше 3 автотрансформаторы себя не оправдывают.

В конструктивном отношении автотрансформаторы практически не отличаются от трансформаторов. На стержнях магнитопровода располагаются две обмотки. Выводы берутся от двух обмоток и общей точки. Большинство деталей автотрансформатора в конструктивном отношении не отличаются от деталей трансформатора.

Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)

Автотрансформаторы применяются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения небольшой мощности (ЛАТР). В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществляется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки.

Лабораторные регулируемые однофазные автотрансформаторы состоят из кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода, обмотанного одним слоем изолированного медного провода (рис. 2).

От этой обмотки сделано несколько постоянных ответвлений, что позволяет использовать эти устройства как понижающие или повышающие автотрансформаторы с определенным постоянным коэффициентом трансформации. Кроме того, на поверхности обмотки, очищенной от изоляции, имеется узкая дорожка, по которой перемещают щеточный или роликовый контакт для получения плавно регулируемого вторичного напряжения в пределах от нуля до 250 В.

При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг к другу и направлены встречно.

Лабораторные автотрансформаторы изготовляют номинальной мощностью 0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА.

Схема лабораторного регулируемого однофазного автотрансформатора

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами часто применяются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы.

В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой с выведенной нейтральной точкой (рис. 3). При необходимости понижения напряжения электрическую энергию подводят к зажимам А, В, С и отводят от зажимов а, b , с, а при повышении напряжения – наоборот. Их применяют в качестве устройств для снижения напряжения при пуске мощных двигателей, а также для ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей.

Рис. 3. Схема трехфазного автотрансформатора с соединением фаз обмотки звездой с выведенной нейтральной точкой

Трехфазные высоковольтные трехобмоточные трансформаторы используются также в высоковольтных электрических сетях.

Трехфазные автотрансформаторы, как правило, на стороне высшего напряжения соединяются в звезду с нулевым проводом. Соединение в звезду обеспечивает снижение напряжения, на которое рассчитывается изоляция автотрансформатора.

Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увеличению токов короткого замыкания.

Недостатком автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки имеют электрическую связь.

Существенный недостаток автотрансформаторов – гальваническая связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6 – 10 кВ при понижении напряжения до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди.

При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложенным к обмотке низшего. При этом все части эксплуатируемой установки окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по условиям безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования.

Автотрансформатор представляет собой трансформатор, у которого обмотка низкого напряжения является частью об­мотки высокого напряжения (рис. 7.6).

У однофазного автотрансформатора всего одна обмотка. В режиме холостого хода автотрансформатор ничем не отли­чается от обычного трансформатора. В режиме нагрузки по общей части витков протекает ток, который равен разности токов

(i1 – i₂), так как вторичный ток ослабляет магнитный поток в сердечнике (т. е. соответствующий магнитный поток имеет знак, противоположный знаку потока, создаваемого током первичной обмотки).

Чаще всего автотрансформаторы изготавливают со сколь­зящим контактом, что позволяет плавно регулировать вы­ходное напряжение в широких пределах. Примером мо­жет служить лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) (рис. 7.7, а).

Обмотка этого трансформатора выполнена проводом круг­лого сечения на тороидальном стальном сердечнике. На одной торцевой стороне изоляцию снимают вместе с частью самого провода, но при этом витки остаются изолированны­ми друг от друга (рис. 7.7, б). По оголенной поверхности витков скользит небольшая щетка, подключая нагрузку к различному числу витков и изменяя тем самым выходное напряжение. Так как перемещающаяся щетка замыкает на­коротко сразу 1

—2 витка, то при хорошем контакте между ними эти витки могут сгореть. Чтобы этого не случилось, щетку делают из графита, сопротивление которого доста­точно велико для ослабления токов в короткозамкнутых витках.

Если часть обмотки автотрансформатора сделать первич­ной, а всю обмотку вторичной, то автотрансформатор будет повышающим.

15. Трансформаторы тока и напряжения.

В технике больших токов и высоких напряжений измере­ния электрических величин производят только через изме­рительные трансформаторы —трансформаторы тока и трансформаторы напряжения, так как непосредственные измерения с помощью шунтов и добавочных резисторов весьма затруднительны. Так, наибольший ток, который еще можно измерить путем непосредственного включения прибора, со­ставляет 600 А, а напряжение — 2000 В. К тому же шунты и добавочные сопротивления получаются громоздкими и доро­гими, а прикосновение к таким приборам в сетях высокого напряжения опасно для жизни.

Трансформатор тока состоит из сердечника и двух обмо­ток — первичной и вторичной (рис. 7.8).

Первичную обмотку, которая содержит небольшое коли­чество витков, включают последовательно с нагрузкой, в цепи которой необходимо измерить ток, а к вторичной обмотке, с большим числом витков, подключают амперметр. Так как сопротивление амперметра мало, то можно считать, что транс­форматор тока работает в режиме короткого замыкания, при котором суммарный магнитный поток равен разности пото­ков, созданных первичной и вторичной обмотками.

Измеряемый ток, протекая по первичной обмотке с низ­ким сопротивлением, создает на ней весьма небольшое паде­ние напряжения, которое трансформируется во вторичную обмотку. Поскольку число витков вторичной обмотки значи­тельно больше, чем у первичной, то на ней получается значи­тельно большее напряжение при меньшем токе.

Трансформатор тока применяют не только для определе­ния силы тока, но и для включения токовых обмоток ват­тметров и некоторых других приборов. Выводы обмоток транс­форматора тока маркируют следующим образом: первичная обмотка — Л1 и Л₂ (линия), вторичная — И1 и И₂ (измери­тель). На рис. 7.8 также изображено схематическое обозна­чение трансформатора тока.

Один и тот же трансформатор тока можно использовать для одновременного включения нескольких измерительных приборов (рис. 7.9), однако желательно, чтобы их было не больше двух. Это объясняется тем, что по мере увеличения числа приборов их общее сопротивление возрастает, и режим работы трансформатора тока все более отходит от режима короткого замыкания (уменьшается ток вторичной обмотки).

Трансформатор тока не только расширяет пределы изме­рения приборов, но и гальванически отделяет вторичную цепь от первичной, изолируя тем самым прибор от высо­ких напряжений сети. Поэтому измерительные приборы монтируют обычным способом на распределительных щи­тах. При этом для безопасности один вывод вторичной об­мотки заземляют для того, чтобы при пробое изоляции между обмотками провод с высоким потенциалом оказался замк­нутым на землю. Трансформаторы тока изготавливают та­ким образом, чтобы номинальный ток вторичной обмотки составлял 5 А.

Вторичную обмотку работающего трансформатора тока нельзя размыкать и оставлять разомкнутой. Она всегда дол­жна быть замкнута на прибор или закорочена. Это следует делать потому, что при разомкнутой вторичной обмотке магнитный поток в сердечнике обусловлен лишь большим первичным током, а не разностью потоков первичного и вторичного токов. Этот большой магнитный поток создаст на вторичной обмотке высокое напряжение, опасное для жизни. Кроме того, большой магнитный поток может выз­вать перегрев сердечника.

Конструктивно трансформаторы тока выполняют по-раз­ному. Все они, как правило, имеют несколько коэффициен­тов трансформации. Наиболее удобный переносной транс­форматор тока — измерительные клещи (рис. 7.10).

Это трансформатор с разъемным сердечником, смонтиро­ванный в одном корпусе с амперметром. При нажатии на рукоятку сердечник размыкается и им обхватывается про­вод с измеряемым током. После отпускания рукоятки спе­циальная пружина плотно замыкает сердечник, и амперметр показывает силу тока в проводе. В данном случае провод с измеряемым током выступает в роли первичной обмотки. Измерительные клещи очень удобны, так как позволяют из­мерять ток в любом месте линии без разрыва провода, хотя точность таких измерений невысока.

Трансформатор напряжения состоит из сердечника и двух обмоток — первичной и вторичной (рис. 7.11).

Первичная обмотка содержит значительно больше витков, чем вторичная. На первичную обмотку подается измеряемое напряжение U1, а к вторичной обмотке подсоединяется вольт­метр. Поскольку сопротивление вольтметра велико, то по вто­ричной обмотке течет небольшой ток, и можно считать, что трансформатор напряжения работает в режиме холостого хода, т. е. изменения вторичного напряжения пропорциональны изменениям первичного при постоянном коэффициенте транс­формации. Фаза вторичного напряжения противоположна фазе первичного. Выводы трансформатора напряжения обознача­ют следующим образом: выводы первичной обмотки — А, X, выводы вторичной — а, x. Все трансформаторы напряжения

изготавливают таким образом, чтобы номинальное напряже­ние вторичной обмотки было равно 100 В.

В целях безопасности обслуживающего персонала один зажим вторичной обмотки и стальной кожух трансформато­ра напряжения обязательно заземляют для того, чтобы при пробое изоляции между обмотками провод с высоким потен­циалом оказался замкнутым на землю. Конструктивно транс­форматоры напряжения очень похожи на маломощные си­ловые трансформаторы.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

• 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

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 W_a и W_TW 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:
⇒ W_TW — W_a = kW_tw

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.

 

---

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%)

Устройство ЭС, ПС и ЛЭП

Страница 42 из 62

В системе передачи электроэнергии автотрансформаторы применяются относительно недавно, однако за последние годы они получили широкое распространение, что обусловлено совершенствованием их конструкции и, главное, тем, что они при одинаковой с обычными трансформаторами мощности имеют меньшие габариты, вес и стоимость.

Рис. 157 Схема автотрансформатора
В отличие от трансформатора в автотрансформаторе вместо двух раздельных обмоток — первичной и вторичной — имеется одна общая для обеих систем тока обмотка (рис. 157).
Действие автотрансформатора можно объяснить следующим образом: магнитный поток индуктирует в каждом витке обмотки примерно одинаковую электродвижущую силу, поэтому в автотрансформаторе, так же как и в трансформаторе, напряжение пропорционально числу витков. Следовательно, если взять от всей обмотки ответвление, в котором находится 50%/витков, то напряжение на этом ответвлении будет равно половине напряжения первичной сети.
Участок обмотки С—В, который одновременно является вторичной обмоткой и продолжением первичной, называется общей обмоткой, а участок В—А — последовательной обмоткой. 

Рис. 158. Автотрансформатор АТДГ-120 000/220

По этой обмотке протекает полная номинальная, или проходная, мощность автотрансформатора. Вторичная мощность автотрансформаторов равна U2I2.
На рис. 158 приведен общий вид трехфазного трехобмоточного автотрансформатора типа АТДГ-120 000/220 с форсированным воздушным охлаждением.

Контрольные вопросы

1. Как подразделяются силовые трансформаторы по числу обмоток, числу фаз в единице и по системам охлаждения?
2. Чем отличаются повышающие трансформаторы от понижающих?
3. Приведите основные характеристики силовых трансформаторов и поясните каждую из них.
4. Что представляет собой выемная часть трансформатора, из чего она состоит?
5. Как выполняются и располагаются на магнитопроводе обмотки трансформатора?
6. Какие способы регулирования напряжения применяются Для силовых трансформаторов и как выполняется устройство для регулирования напряжения посредством ручного переключателя?
7. Расскажите об устройстве баков силовых трансформаторов, о маслорасширителе, деталях систем охлаждения и прочих дополнительных устройствах, входящих в конструкцию баков и крышек трансформаторов.
8. Как устроен автотрансформатор, какие виды обмоток у него различают?
9. Что такое полная номинальная (проходная) мощность автотрансформатора и вторичная мощность?

Что такое Автотрансформаторы?

Автотрансформатор — это такой вид трансформатора, в котором помимо магнитной связи между обмотками имеется еще и электрическая связь. Обмотки обычного трансформатора можно включить по схеме автотрансформатора, для чего выход X обмотки w_axсоединяют с выводом а обмотки w_ax(рис. 3.2). Если выводы Ах подключить к сети, а к выводам ах подключить нагрузку Z_H, то получим понижающий автотрансформатор. Если же выводы ах подключить к сети, а к выводам Ах подключить нагрузку Z_H, то получим повышающий автотрансформатор.

Рис. 3.2. Электромагнитная (а) и принципиальная (б) схемы однофазного понижающего автотрансформатора

Рассмотрим подробнее работу понижающего автотрансформатора. Обмотка w_axодновременно является частью первичной обмотки и вторичной обмоткой. В этой обмотке проходит ток I₁₂. Для точки а запишем уравнение токов:

,(3.5)

или

, (3.6)

 

т. е. по виткам wax проходит ток I₁₂, равный разности вторичного I₂ и первичного I₁токов. Если коэффициент трансформации автотрансформатора k_A= w_Ax/w_ax,. немногим больше единицы, то токи I₁ и I₂ мало отличаются друг от друга, а их разность составляет небольшую величину. Это позволяет выполнить витки w_axпроводом уменьшенного сечения. Введем понятие проходной мощности автотрансформатора, представляющей собой всю передаваемую мощность S_пр=U₂I₂из первичной цепи во вторичную. Кроме того, различают еще расчетную мощность S_pасч, представляющую собой мощность, передаваемую из первичной во вторичную цепь магнитным полем. Расчетной эту мощность называют потому, что размеры и вес трансформатора зависят от величины этой мощности. В трансформаторе вся проходная мощность является расчетной, так как между обмотками трансформатора существует лишь магнитная связь. В автотрансформаторе между первичной и вторичной цепями помимо магнитнойсвязи существует еще и электрическая.Поэтому расчетная мощность составляет лишь часть проходной мощности, другая ее часть передается между цепями без участия магнитного поля. В подтверждение этого разложим проходную мощность автотрансформатора S_пр = U₂I₂ на составляющие. Воспользуемся для этого выражением (3.5). Подставив это выражение в формулу проходной мощности, получим

S_пр =U₂I₂=U₂(I₁₊I₁₂)=U₂I₁+U₂I₁₂=S_э+S_расч. (3.7)

Здесь S_э= U₂I₁, — мощность, передаваемая из первичной цепи автотрансформатора во вторичную благодаря электрической связи между этими цепями.

Таким образом, расчетная мощность в автотрансформаторе S_расч= = U₂I₁₂ составляет лишь часть проходной. Это дает возможность для изготовления автотрансформатора использовать магнитопровод меньшего сечения, чем в трансформаторе равной мощности.

Средняя длина витка обмотки также становится меньше; следовательно, умень­шается расход меди на выполнение обмотки автотрансформатора. Одновременно умень­шаются магнитные и электрические потери, а КПД автотрансформатора повышается.

Таким образом автотрансформатор по сравнению с трансформатором равной мощ­ности обладает следующими преимуществами: меньшим расходом активных материалов (медь и электротехническая сталь), более высоким КПД, меньшими размерами и стои­мостью. У автотрансформаторов большой мощности КПД достигает 99,7%.

Указанные преимущества автотрансформатора тем значительнее, чем больше мощность S₃, а следовательно, чем меньше расчетная часть проходной мощности.

Мощность S_Э передаваемая из первичной во вторичную цепь благодаря электрической связи между этими цепями, определяется выражением

S_э = U₂I₁=U₂I₂/k_A=S_пр/k_A, (3.8)

т.е. значение мощности S_Эобратно пропорционально коэффициенту трансформации автотрансформатора k_A.

Рис. 3.3. Зависимость S_Э/S_ПРот коэффициента трансформации автотрансформатора

Из графика (рис. 3.3) видно, что применение автотрансформатора дает заметные преимущества по сравнению с двухобмоточным трансформатором лишь при небольших значениях коэффициента трансформации. Например, при k_A = 1 вся мощность автотрансформатора передается во вторичную цепь за счет электрической связи между цепями (S_Э/S_ПР= 1).

Наиболее целесообразно применение автотрансформаторов с коэффициентом трансформации k_A< 2. При большом значении коэффициента трансформации преобладающее значение имеют недостатки автотрансформатора, состоящие в следующем:

1. Большие токи к.з. в случаях понижающего автотрансформатора: при замыкании точек а и х(см. рис. 3.2, а) напряжение U₁подводится лишь к небольшой части витков Аа, которые обладают очень малым сопротивлением к.з. В этом случае автотрансформаторы не могут защитить сами себя от разрушающего действия токов к.з. (см. § 4.1), поэтому токи к.з. ограничиваться сопротивлением других элементов электрической установки, включаемых в цепь автотрансформатора.

2. Электрическая связь стороны ВН со стороной НН; это требуетусиленной электрической изоляции всей обмотки.

3.При использовании автотрансформаторов в схемах понижения напряжения между проводами сети НН и землей возникает напряжение, приблизительно равное напряжению между проводом и землей на стороне ВН.

4. В целях обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала нельзя применять автотрансформаторы для понижения напряжения сетей ВН до значений НН, подводимого непосредственно к потребителям.

Рис. 3.4. Трехфазный автотрансформатор

Силовые автотрансформаторы широко применяют в линиях передачи и распределения электроэнергии для связи сетей смежных напряжений, например ПО и 220, 220/и 500-кВ и др. Такие автотрансформаторы обычно выполняют на большие мощности (до 500 МВ-А и выше). Обмотки трехфазных автотрансформаторов обычно соединяют в звезду (рис. 3.4).

Автотрансформаторы применяют в электроприводе переменного тока для уменьшения пусковых токов двигателей значительной мощности (см. § 15.2), а также для регулировки режимов работы злектрометаллургических печей. Автотрансформаторы малой мощности применяют в устройствах радио, связи и автоматики.

Рис. 3.5. Регулировочный одно­фазный автотрансформатор:

1 — ручка для перемещения кон­тактной щетки; 2 — щеткодержа­тель; 3 — обмотка

Широко распространены автотрансформаторы с переменным коэффициентом трансформации. В этом случае автотрансформатор снабжают устройством, позволяющим регулировать величину вторичного напряжения путем изменения числа витков w_ах (См. рис. 3.2). Осуществляется это либо переключателем, либо с помощью скользящего контакта (щетки), перемещаемого непо­средственно по зачищенным от изоляции витками обмотки. Такие автотрансформаторы, называемые регуляторами напряжения, могут быть однофазными (рис. 3.5) и трехфазными.

Контрольные вопросы

1. Каковы достоинства трехобмоточных трансформаторов?

2. Перечислите достоинства и недостатки автотрансформаторов.

3. Зависят ли достоинства автотрансформатора от коэффициента трансформации? Объясните, почему.

4. Объясните устройство автотрансформатора с переменным коэффициентом

трансформации.

 

---

Дата добавления: 2020-04-13; просмотров: 141;

---

В чем различие и особенность трансформаторов и автотрансформаторов

В чем различие и особенность трансформаторов и автотрансформаторов

Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Различное электрооборудование и современные электрические сети в целом используют для своей работы прежде всего переменный ток. Переменный ток питает двигатели, индукционные печи, станки, компьютеры, обогреватели, ТЭНы, осветительные приборы, бытовую технику.

Переоценить значимость переменного тока для современного мира невозможно. Однако для передачи электрической энергии на большие расстояния используется высокое напряжение. А техника требует для своего питания напряжения пониженного — 110, 220 или 380 вольт.

Поэтому после передачи на расстояние электрическое напряжение необходимо понизить. Понижение осуществляют ступенями при помощи трансформаторов и автотрансформаторов.

Вообще трансформаторы бывают повышающими и понижающими. Повышающие трансформаторы установлены на генерирующих электростанциях, где они повышают получаемое от генератора переменное напряжение до сотен тысяч и даже миллиона вольт, приемлемых для передачи на большие расстояния с минимальными потерями энергии. А потом это высокое напряжение понижается опять же при помощи трансформаторов.

Обычный силовой или сетевой трансформатор — это электромагнитный агрегат, назначение которого — изменить действующее значение переменного напряжения, подаваемого на его первичную обмотку. Трансформатор в каноническом виде имеет несколько обмоток, но минимум — две — первичную и вторичную.

Витки всех обмоток трансформатора обвивают общий магнитопровод — сердечник. На первичную обмотку подается напряжение величину которого необходимо изменить, ко вторичной (вторичным) обмотке (обмоткам) присоединяется потребитель или сеть с розетками, от которых будут питаться многочисленные потребители.

Действие трансформатора основано на законе электромагнитной индукции Фарадея. Когда по виткам первичной обмотки течет переменный ток, в пространстве внутри (в основном) обмотки действует переменное электромагнитное поле данного тока.

Это переменное магнитное поле способно навести ЭДС индукции во вторичной обмотке, которая охватывает пространство действия магнитного потока первичной обмотки. В обычном трансформаторе первичные обмотки гальванически изолированы от первичных.

В автотрансформаторе часть витков первичной обмотки используется в качестве вторичной. Автотрансформаторы целесообразно использовать тогда, когда напряжение нужно понизить лишь немного, не в разы, как это делают обычные трансформаторы, а например в 0,7 раз.

Таким образом главное отличие трансформатора от автотрансформатора заключается в том, что у обычного трансформатора обмотки электрически изолированы друг от друга, а обмотки автотрансформатора имеют общие витки и поэтому всегда связаны гальванически. У трансформатора каждая обмотка имеет минимум два собственных вывода, у автотрансформатора один вывод всегда окажется общим для первичной и вторичной обмоток.

Автотрансформаторы широко применяются в сетях с напряжением более 100 кВ, поскольку при ступенчатом понижении напряжения, когда ясно, что обмотки конечного трансформатора будут гальванически изолированы, отсутствие гальванической развязки на ступени автотрансформатора не критично.

Зато с экономической точки зрения автотрансформаторы куда выгоднее обычных. У них меньше потери в обмотках за счет меньшего количества меди в проводах чем у обычных трансформаторов аналогичной мощности.

Размер автотрансформатора при той же мощности меньше — меньше расходы на материалы и сердечник. У автотрансформаторов более высокий КПД, ибо преобразованию подвергается лишь часть магнитного потока. Да и в целом стоимость автотрансформатора получается ниже.

К недостаткам автотрансформатора, в отличие от обычного, можно отнести отсутствие гальванической развязки между первичной и вторичной цепью. Если изоляция по какой-нибудь причине окажется нарушена, обмотка низшего напряжения окажется под высоким напряжением. Поэтому автотрансформаторы обычно не используют в быту дабы не подвергать обывателя опасности поражения током.

На напряжении до 1000 вольт автотрансформаторы используются для регулирования напряжения в виде лабораторных приборов — лабораторных автотрансформаторов (ЛАТРов) и в составе электромеханических стабилизаторов напряжения.Различное электрооборудование и современные электрические сети в целом используют для своей работы прежде всего переменный ток. Переменный ток питает двигатели, индукционные печи, станки, компьютеры, обогреватели, ТЭНы, осветительные приборы, бытовую технику.

Ранее ЭлектроВести писали, что 19 августа на Днестровскую гидроаккумулирующую станцию доставлено блочный силовой трансформатор Т-4.

По материалам: electrik.info.

Чем принципиально отличается автотрансформатор от трансформатора

В чем разница между автотрансформатором и трансформатором

Автотрансформатор, являющийся разновидностью трансформатора, относят к преобразователям энергии электромагнитного типа. И те и другие преобразуют напряжение – понижают или повышают его значение. Различаются устройства областью применения, конструкцией и способом передачи энергии.

Трансформаторы применяют в электрических сетях и источниках электрического питания. В первом случае их называют силовыми, они используются для транспортировки электроэнергии в электрической сети. С их помощью повышают напряжение генераторов на электростанциях, а затем понижают его в линии электропередачи до необходимого уровня.

Для преобразования напряжения применяют группу, состоящую из трёх однофазных трансформаторов, соединенных в схему треугольник или звезда, а также трехфазное устройство, у которого сердечник один для всех трех фаз.

Автотрансформаторы используются для питания и настройки электрооборудования бытового и промышленного назначения, снижения тока запуска двигателей, в качестве связующих устройств сетей высокого напряжения и т.д. Применяются они и в стабилизаторах сетевого напряжения.

Трансформатор состоит из двух и более обмоток, расположенных на сердечнике железном, стальном или ферритовом.

Обмотки не имеют между собой электрического контакта. Они связаны между собой индуктивно, т.е. передача энергии осуществляется магнитным потоком.

Она сосредоточена в магнитопроводе.

Автотрансформатор в отличие от трансформатора имеет первичную и вторичную цепь, электрически связанные между собой, т .е. одну обмотку. Передача энергии у такого устройства осуществляется магнитным потоком и за счет электрической связи.

В этом как раз и кроется различие между преобразователями энергии

Наша электролаборатория проведет обследование любых трансформаторов и прочего электрооборудования, проводов, кабельных линий.

На принципиальных схемах условное обозначение устройств показано на рисунке.

Кроме различия в количестве обмоток и принципе действия, автотрансформаторы от трансформаторных устройств различаются по таким признакам:

• коэффициентом полезного действия. У трансформаторов он ниже;
• отсутствие гальванической развязки. У трансформаторов она есть, у автотрансформаторов отсутствует;
• опасность пользования. У автотрансформаторов она высокая, при обрыве на катушку падает напряжение питания;
• стоимости. Автотрансформаторы стоят намного меньше из-за расхода металла, который идет на изготовление сердечника и обмоток.

Что такое автотрансформатор? Полное информационное руководство

В этом руководстве мы узнаем об Автотрансформаторах. Это полное руководство по теории и конструкции автотрансформатора, его значениям эффективности, электрическим обозначениям, методам запуска, мерам защиты, преимуществам, недостаткам, приложениям и многому другому.

Введение

Трансформаторы — это электромагнитные устройства, передающие электрическую энергию от одной цепи к другой по принципу взаимной индукции.Взаимная индукция — это связь индуктивностей их взаимными магнитными полями. Например, в однофазном трансформаторе есть две катушки: первичная и вторичная.

Первичная катушка будет получать питание от любого источника электричества, такого как генератор переменного тока. Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, индуцирует напряжение во вторичной катушке. Эта вторичная обмотка будет подключена к нагрузке и получит соответствующее питание.

Трансформаторы

используются для повышения напряжения до более высокого уровня, и они называются повышающими трансформаторами.Таким же образом трансформаторы понижают напряжение до более низкого уровня, и они называются понижающими трансформаторами.

НАЗАД НАЗАД

Что такое автотрансформатор?

Как указано выше, обычный трансформатор будет иметь две обмотки, которые физически разделены, но магнитно связаны друг с другом с помощью магнитопровода. Поскольку они изолированы по отдельности, они называются первичной обмоткой, на которую подается напряжение от источника, и вторичной обмоткой, которое передается на выходную нагрузку.

Но трансформатор, в котором будет только одна обмотка, общая как для первичной, так и для вторичной обмотки, называется автотрансформатором. Термин «Авто» здесь означает, что колебания входного напряжения будут автоматически улучшаться или уменьшаться с использованием одной обмотки.

Автотрансформаторы

используются в приложениях, где не требуется электрическая изоляция между входной и выходной обмотками. Они популярны для промышленной автоматизации и морских приложений.

НАЗАД НАЗАД

Теория и конструкция автотрансформатора

В автотрансформаторе часть энергии передается за счет индукции, а остальная — за счет проводимости. Существует три типа автотрансформаторов: повышающие, понижающие и регулируемые автотрансформаторы, которые могут повышать или понижать напряжение.

Регулируемые автотрансформаторы используются в лабораториях и в промышленности для обеспечения широкого диапазона переменного напряжения от одного источника.На рисунках выше показаны повышающие и понижающие автотрансформаторы.

На приведенных выше рисунках первая обмотка показана присоединенной к вторичной обмотке аддитивным образом. Теперь соотношение между напряжением на первой обмотке и напряжением на второй обмотке определяется соотношением витков трансформатора.

Однако напряжение на выходе всего трансформатора является суммой напряжения на первой обмотке и напряжения на второй обмотке. Первую обмотку здесь называют общей обмоткой, потому что ее напряжение появляется с обеих сторон трансформатора.Малая обмотка называется последовательной обмоткой, потому что она включена последовательно с общей обмоткой.

Соотношение напряжений в автотрансформаторе, как показано на приведенном выше рисунке (а), равно

.

V₂ = V _c + V _se

Но,

V _c / V _se = N _c / N _se

===> V₂ = V _c + (N _c / N _se ) * V _c ;

Но,

V₁ = V _c

===> V₂ = V₁ + (N _c / N _se ) * V1 = ((N _c + N _se ) / N _se ) * V₁;

Текущее соотношение между двумя сторонами в автотрансформаторе, как показано на рисунке (а) выше, определяется как

I₁ = I _c + I _se

Но,

I _c = (N _se / N _c ) * I _se

===> I₁ = I _se + (N _se / N _c ) * I _se

Но,

I₂ = I _se

===> I₁ = I₂ * (1 + (N _se / N _c ))

Интересно отметить, что не вся мощность, передаваемая от первичной обмотки к вторичной в автотрансформаторе, проходит через обмотки.В результате, если обычный трансформатор повторно подключить как автотрансформатор, он сможет выдерживать гораздо большую мощность, чем изначально рассчитан. Обратите внимание, что полная входная мощность автотрансформатора равна

.

S _в = V₁I₁;

, а полная выходная мощность равна,

S _из = V₂I₂.

Легко показать, что полная входная мощность равна полной выходной мощности, так что

S _вход = S _выход = S _IO

Здесь S _IO определяется как полная входная и выходная мощность трансформатора.Связь между мощностью, поступающей в первичную обмотку трансформатора, и фактическими обмотками можно найти с помощью

.

S _w = V _c I _c = V _SE * I _SE

S _w = V₁ * (I₁-I₂)

S _w = V₁I₁ — V₁ I₂

S _w = S _IO * N _se / (N _se + N _c )

Для лучшего понимания рассмотрим пример.

Автотрансформатор мощностью 500 кВА, соединяющий линию 110 кВ с линией 138 кВ, поэтому соотношение N _c / N _se будет 110/28. Теперь, используя полученную формулу мощности обмотки и полной мощности, мы можем вычислить фактическую мощность, проходящую через обмотки.

S _w = S _io x N _se / (N _se + N _c )

S _w = (5000) x 28 / (28 + 110) = 1015 кВА

Это означает, что фактическая пропускная способность обмотки составляет всего 1015 кВА, но этот автотрансформатор может обрабатывать 5000 кВА, что означает, что автотрансформатор может обрабатывать в 5 раз больше мощности и в 5 раз меньше, чем обычный двухобмоточный трансформатор.

Это означает, что мы должны спроектировать и выбрать медный провод только для работы с мощностью до 1015 кВА. Если у нас рабочее напряжение 220, то полный ток будет

.

Кажущийся ток = 1015 кВА / 220 = 1015 x 1000/220 = 4613,63 А.

Мы можем выбрать медный провод из таблицы калибра проводов SWG или AWG для обеспечения надлежащей плотности тока.

Автотрансформатор также может быть сконструирован с более чем одной точкой отвода. Автотрансформаторы могут использоваться для обеспечения различных точек напряжения вдоль его обмотки.

НАЗАД НАЗАД

Автотрансформатор с несколькими точками отвода

В следующей таблице поясняются различные типы автотрансформаторов в зависимости от их подключения:

НАЗАД НАЗАД

Обозначения автотрансформатора

Условное обозначение однофазного автотрансформатора

Символ трехфазного автотрансформатора

НАЗАД НАЗАД

Типы автотрансформаторов

Есть 3 основных типа автотрансформаторов, классифицируемых в зависимости от использования автотрансформатора:

1. Повышающий автотрансформатор
2. Понижающий автоматический трансформатор
3. Регулируемый автотрансформатор

НАЗАД НАЗАД

Повышающий Автотрансформатор

В этом типе автотрансформатора входное напряжение повышается до желаемого напряжения, а выходное напряжение будет зависеть от коэффициента трансформации автотрансформатора.

Это схема подключения повышающего автотрансформатора:

Как мы уже обсуждали, рассматривайте каждую петлю индуктивности как батарею. Чем больше петель в выходной цепи, тем выше напряжение переменного тока по сравнению с входом. Мы знаем, что входная и выходная полная мощность одинакова, поэтому, если мы собираемся повысить напряжение, ток, безусловно, будет уменьшен, чтобы поддерживать баланс мощности.

НАЗАД НАЗАД

Понижающий автоматический трансформатор

Конструкция одинакова как для повышающего, так и для понижающего автотрансформатора, но в этой конфигурации первичное напряжение высокое, а вторичное напряжение низкое, поэтому он называется понижающим трансформатором.

НАЗАД НАЗАД

Регулируемый автотрансформатор (вариак или диммер)

Автотрансформаторы с фиксированным передаточным числом широко используются во многих приложениях, но иногда требуется наличие регулируемого выходного напряжения. Такие трансформаторы очень полезны, потому что их можно настроить на любое необходимое напряжение, просто повернув ручку. Их можно использовать вместо повышающего и понижающего автотрансформатора.

Центральная часть этого круглого индуктора — ручка.Напряжение изменяется вращением ручки автотрансформатора. Регулируемый автотрансформатор может быть оснащен множеством ответвлений в зависимости от конкретного применения и действовать как регулятор переменного напряжения.

Путем добавления некоторых измерительных схем этот регулируемый автотрансформатор можно использовать в качестве автоматического регулятора напряжения. Это также известно как вариак или диммер.

НАЗАД НАЗАД

Пуск автотрансформатора

Когда трансформаторы подключаются к линии электропередачи, пусковой ток подключенного оборудования будет в 10-15 раз больше, чем номинальный ток оборудования, тогда общий ток протекает через 2 обмотки трансформатора в течение некоторого времени.

В некоторых стероидных трансформаторах пусковой ток в 60 раз превышает номинальную. В больших трансформаторах этот переходный ток может сохраняться в течение нескольких секунд, пока не будет достигнуто время равновесия или стабилизации.

Таким же образом в автотрансформаторе Пусковой ток также является значительным, когда источник питания подключен к трансформатору в момент, когда напряжение пересекает нулевое время прохождения, когда ток нагрузки зависит от сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора.

Для больших трансформаторов с очень высокими индуктивностями по сравнению с нагрузкой время переходного тока также будет большим, и наоборот.

НАЗАД НАЗАД

Автотрансформатор КПД

КПД автотрансформатора намного выше, чем у двухобмоточных трансформаторов. КПД автотрансформаторов иногда достигает 99% при всех комфортных условиях.

КПД = (P _из / P _в ) * 100

P _выход = V _с * I _с * Cos (Ø)

Коэффициент мощности = Cos (Ø)

P _{на входе} = P _{на выходе} + P _потери

Потери: В любом трансформаторе в основном 2 типа потерь

Потери в меди можно рассчитать с помощью теста на короткое замыкание, а потери в железе или сердечнике — с помощью теста на обрыв.После вычисления обоих потерь алгебраическая сумма обоих этих потерь составляет общую потерю в автотрансформаторе.

НАЗАД НАЗАД

Расчет импеданса автотрансформатора У автотрансформаторов

есть еще один недостаток по сравнению с трансформаторами с двумя обмотками. Оказывается, для данного автотрансформатора импеданс на единицу меньше по сравнению с двухобмоточным обычным трансформатором на коэффициент, равный преимуществу автотрансформатора по мощности над обычным.

Этот меньший внутренний импеданс может быть серьезной проблемой в таких случаях, когда снижение тока при сбоях энергосистемы, таких как короткое замыкание, поэтому в этой ситуации очень желательно ограничить ток, чтобы уменьшить вероятность большего повреждения.

Теперь рассчитаем внутреннее сопротивление автотрансформатора.

НАЗАД НАЗАД

Пример полного сопротивления автотрансформатора

Трансформатор обычный 1000кВА на напряжение 12/1.2 кВ, 60 Гц, теперь этот трансформатор должен использоваться в качестве автотрансформатора 13,2 / 12 кВ в энергосистеме. Теперь рассчитайте преимущество мощности этого автотрансформатора и рассчитайте полное сопротивление автотрансформатора на единицу.

Полное сопротивление двухобмоточного трансформатора равно 0,01 + j0,08.

Сол:

Коэффициент поворота: N _c / N _se = 12 / 1,2 = 10

S _io = (N _se + N _c / N _se ) * S _w

S _io = (1 + 10/1) x 1000 = 11000 кВА

Таким образом, коэффициент преимущества по мощности равен 11.

Как известно, импеданс двухобмоточного трансформатора составляет Z _экв = 0,01 + j0,08

Таким образом, полное сопротивление автотрансформатора будет Z _экв. = (0,01 + j0,08) / 11 = 0,00091+ j0,00727

Мы видим, что внутреннее сопротивление автотрансформатора в 11 раз меньше, чем у обычного двухобмоточного трансформатора.

НАЗАД НАЗАД

Заземление или заземление автотрансформатора

Также известен как заземляющие автотрансформаторы.Он в основном используется для генерации нейтрального провода в 3-фазной 3-проводной незаземленной системе. Он подключается в виде зигзагообразных или Т-образных трансформаторов. Эти трансформаторы имеют номинальные значения фазного и нейтрального тока.

НАЗАД НАЗАД

Автотрансформатор Пример

Трансформатор 11500/2300 В рассчитан на 150 кВА как двухобмоточный трансформатор. Если две обмотки соединить последовательно, чтобы сформировать автотрансформатор, каковы будут соотношение напряжения и выходной мощности?

Две обмотки двухобмоточного трансформатора можно соединить последовательно, образуя автотрансформатор.В двух обмотках любая из обмоток используется в качестве вторичной. Следовательно, соотношение напряжений и мощность трансформатора будут зависеть от обмотки, которая используется в качестве вторичной обмотки.

Кейс-1:

Обмотка 2300 используется как вторичная.

Номинал двухобмоточного трансформатора S _т = 150кВА

Первичное напряжение автотрансформатора, В ₁ = 11500 + 2300 = 13,8 кВ

Напряжение вторичной обмотки автотрансформатора, В ₂ = 2.3 кВ

Соотношение напряжений двухобмоточного трансформатора a = В ₁ / В ₂ = N ₁ / N ₂ = 11,5 / 2,3 = 5

Коэффициент трансформации автотрансформатора a ’= V ₁ / V ₂ = (V ₁ — V ₂ + V ₂ ) / V ₂ = a + 1 = 6

Передаточное число витков a = 13,8 / 2,3 = 6

Номинал трансформатора St = (В ₁ –В ₂ ) * I ₁ = (I ₂ –I ₁ ) * В ₂

Номинал автотрансформатора = Sat = V ₁ * I ₁ = V ₂ * I ₂

Но (I ₂ -I ₁ ) / I ₁ = N ₁ / N ₂ = a

Тогда I ₁ = (1 / (1 + a)) I ₂

Следовательно, S _t = V ₂ ((V ₁ / V ₂ ) — 1) (1 / (1 + a)) * I ₂ = (a / (1 + a)) S _при

Следовательно, S _при = ((1 + a) / a) x 150 = 180 кВА.

Дело 2:

Обмотка 1150 В используется в качестве вторичной.

В ₁ = 13,8 кВ

В ₂ = 11,5 кВ

Коэффициент напряжения = a ’= 13,8 / 11,5 = 1,2

Коэффициент напряжения = a = (13,8 — 11,5) / 11,5 = 0,2

Теперь S _при = ((1 + a) / a) x 150 = 900 кВА

НАЗАД НАЗАД

Трехфазный автотрансформатор

Трехфазный автотрансформатор особого типа, в котором общая обмотка используется совместно с высоким и низким напряжением.Трехфазный переменный ток подается на первичную обмотку, а выходной — на вторичную. Трехфазный автотрансформатор используется в таких случаях, когда в распределительной системе используется небольшое напряжение. Между ними нет гальванической развязки. Он предназначен для повышения и понижения напряжения и работает по принципу магнитной индукции.

Ключевые характеристики трехфазного автотрансформатора следующие:

• Мощность от 3 кВА до 500 кВА
• Частота 50/60 Гц
• Трехфазный

Трехфазный автотрансформатор используется в силовых установках для подключения системы, работающей на уровне напряжения от 66 кВ до 138 кВ линии передачи.

Общий трехфазный автотрансформатор соответствует следующей схеме:

Ниже показан другой тип подключения и его векторная диаграмма:

На следующей схеме поясняются различные типы подключения трехфазного автотрансформатора.

НАЗАД НАЗАД

Номинал трехфазного автотрансформатора

Он имеет номинальную мощность в кВА в диапазоне от (1 кВА-500 кВА). Диапазон допуска (± 5%).Изоляционное сопротивление, используемое в трехфазном автотрансформаторе, составляет 2000 МОм.

Для расчета трехфазной кВА используется формула

, приведенная ниже.

кВА = (вольт * ампер * 1,73) / 1000

НАЗАД НАЗАД

Автотрансформаторный пускатель асинхронного двигателя

Принцип работы автотрансформатора аналогичен пускателю со звезды на треугольник. Пусковой ток ограничен трехфазным автотрансформатором. Автотрансформатор можно заменить пускателем со звезды на треугольник и другими пускателями, которые более дороги и сложны в эксплуатации.Автотрансформатор подходит как для двигателя, подключенного по схеме звезды, так и по схеме треугольника, пусковой ток и крутящий момент можно регулировать путем правильного отвода от автотрансформатора. Это дает самый высокий крутящий момент двигателя на линейный ампер.

НАЗАД НАЗАД

Дополнительная информация по автотрансформаторам

Автотрансформатор Характеристики

Номинальные характеристики пускателей автотрансформатора ниже, чем у обычных пускателей двигателей с более высокой мощностью.Главное, размер автотрансформатора очень мал, поэтому эффективный материал снизит стоимость. Эффективное сокращение материала снижает потери в меди и железе, поэтому автотрансформатор по сравнению с обычными изолирующими трансформаторами имеет высокий КПД.

НАЗАД НАЗАД

Защита автотрансформатора

Нормальный трансформатор Реле дифференциальной защиты и аксессуары могут также использоваться для защиты автотрансформатора. Дифференциальная защита трансформатора содержит ряд дополнительных функций (согласование с коэффициентом трансформации и векторной группой, стабилизация (сдерживание) от бросков тока и чрезмерного возбуждения) и, следовательно, требует некоторого фундаментального рассмотрения при настройке и выборе значений уставок.

Дополнительные функции, встроенные в каждое реле, могут быть использованы с пользой. Однако следует учитывать, что функции резервной защиты должны быть организованы в отдельном аппаратном обеспечении (дополнительном реле) по причинам аппаратного резервирования.

Это означает, что максимальная токовая защита в дифференциальной защите может использоваться только как резервная защита от внешних сбоев в подключенной энергосистеме. Резервная защита самого трансформатора должна быть предусмотрена в виде отдельного реле максимального тока.Защита Бухгольца как быстрая защита от короткого замыкания.

Представлены различные типы схем дифференциальной защиты автотрансформатора. Какая схема будет использоваться, в основном определяется наличием основных трансформаторов тока в конкретной установке.

Рекомендуется, чтобы в дополнение к стандартной схеме дифференциальной защиты применялась дополнительная дифференциальная схема, чувствительная к замыканиям, близким к точке звезды общей обмотки. Другое возможное решение — объединить две разные схемы, которые имеют разные свойства.

Из-за размера и важности автотрансформаторов в современных энергосистемах (например, в основном используемых в качестве межсистемных трансформаторов) полное дублирование схемы защиты обычно легко оправдано.

НАЗАД НАЗАД

Защита третичной обмотки автотрансформатора

С точки зрения дифференциального реле схема дифференциальной защиты одинакова для обычных изолирующих трансформаторов и автотрансформаторов. Единственное отличие состоит в том, что все три отдельных тока в обмотке третичного треугольника доступны для реле.

Следовательно, при таком расположении можно нагружать обмотку третичного треугольника. Используемое уравнение и преимущества такой дифференциальной схемы легко вычисляются и могут быть реализованы. В автотрансформаторе используется обмотка третичным треугольником.

Он используется для ограничения генерации гармоник напряжения, вызванных токами намагничивания, влияющими на нижний импеданс нулевой последовательности. Обмотка третичного треугольника составляет треть номинальной мощности автотрансформатора. Он перераспределяет ток, обнаруженный в результате повреждения.Это также снижает разбалансировку, используемую при трехфазной нагрузке.

НАЗАД НАЗАД

Процедура испытания автотрансформатора

При получении трансформаторов с завода или перемещении из другого места необходимо убедиться, что каждый трансформатор сухой, не было повреждений во время транспортировки, внутренние соединения не ослаблены, коэффициент передачи, полярность и импеданс трансформатора соответствуют его паспортной табличке. , его основная изоляционная структура не повреждена, изоляция проводки не замкнута, и трансформатор готов к работе.

Физический размер, класс напряжения и номинальная мощность в кВА являются основными факторами, определяющими объем подготовки, необходимой для ввода трансформаторов в эксплуатацию. Размер и номинальная мощность в кВА также определяют тип и количество вспомогательных устройств, которые потребуются трансформатору.

Все эти факторы влияют на объем испытаний, необходимых для подтверждения того, что трансформатор готов к включению питания и вводу в эксплуатацию.

Некоторые тесты и процедуры могут выполняться специалистами на этапе сборки.Также могут потребоваться специальные тесты, кроме перечисленных. Многим требуется специальное оборудование и опыт, которых у электриков-строителей нет и от которых не ожидается.

Некоторые испытания проводятся монтажной бригадой, а другие — лицами, проводящими окончательные электрические испытания трансформаторов.

Кроме того, следующие описания тестов служат точкой привязки, с которой можно обратиться за помощью в случае необходимости. Обсуждаются или описываются следующие предметы:

• Данные паспортной таблички
• Измерение мощности
• Вспомогательные компоненты и проверки проводов
• Грозовой разрядник
• Ручной мегомметр
• Температурные приборы
• CT Тесты
• Температура обмотки и тепловое изображение
• Коэффициент мощности втулки
• Дистанционная индикация температуры
• Коэффициент мощности трансформатора
• Вспомогательная мощность
• Коэффициент напряжения
• Автоматический переключатель
• Полярность
• Система охлаждения
• Коэффициент трансформации
• Втулка потенциального устройства
• РПН
• Защита и сигнализация вспомогательного оборудования
• Импеданс короткого замыкания
• Общая нагрузка
• Нулевая последовательность
• Путевые чеки
• Сопротивление обмотки

Ниже приводится примерная последовательность испытаний трансформатора:

1. Осмотрите трансформатор и детали на предмет повреждений при транспортировке и влажности.
2. Проверьте паспортную табличку и распечатки на предмет надлежащего напряжения и подключения внешней фазы к линии или шине.
3. Проверьте калибровку всех термометров и нагревателя зоны нагрева, мостовых резистивных датчиков температуры и соответствующих контактов сигнализации. Настройки контактов должны быть похожи на следующие.
   • Одна ступень работает все время (принудительное охлаждение)
   • 2-я ступень при 80 ° C
   • 3-я ступень при 90 ° C
   • Тревога горячей точки 100 ° C (срабатывание при 110 ° C, если применимо)
   • Авария по маслу в верхней части 80 ° C при повышении 55 ° C и 75 ° C при повышении 65 ° C
   • OA = без вентиляторов и насосов
   • FA = вентиляторы работают
   • FOA = вентиляторы и насосы работают
4. Проверьте и измерьте мегомметром всю проводку от точки к точке: вентиляторы, насосы, сигнализации, нагреватели, переключатели ответвлений и все другие устройства на трансформаторе и соединительных кабелях.
5. Все банки мощностью более 150 МВА должны быть высушены в вакууме. Не подавайте испытательное напряжение на обмотку во время вакуумной сушки. Убедитесь, что клеммы закорочены и заземлены во время циркуляции масла из-за большого количества статического заряда, который может накапливаться на обмотке.
6. После заполнения резервуара маслом убедитесь, что образец масла был отправлен в химическую лабораторию и что его результаты занесены в отчеты об испытаниях банка. Обратите внимание на уровень и температуру масла по окончании заливки.
7. Power работает для проверки правильности вращения насосов и вентиляторов и правильной работы устройства РПН (UL), если оно предусмотрено. Также проверьте правильность работы нагревателя, сигнализации и всех других устройств.
8. Необходимо выполнить следующие испытания обмоток:
   • Импеданс
   • Сопротивление обмотки постоянного тока
   • Обмотки, втулки и разрядники мегомметра и коэффициента мощности.
   • Примечание: Подождите 24 часа после завершения заливки масла для проверки коэффициента мощности.
9. Цепи ТТ нагрузки в целом и мигают для проверки полярности.
10. Перед подачей напряжения проверьте схемы защиты от сбоев и убедитесь, что в газовом реле нет газа.
11. При подаче питания на батарею или повышении нагрузки контролируйте токи и напряжения батареи, включая работу устройства РПН.
12. Перед включением нагрузки проверьте правильность фазировки и напряжения батареи в системе. По возможности, большие трансформаторы (> 1 МВА) должны оставаться под напряжением в течение восьми часов перед переносом нагрузки.
13. Выполняйте эксплуатационные проверки счетчиков и реле.
14. Отправьте в эксплуатацию и сообщите информацию о включении в офис TNE.
15. Сдавайте исправленные распечатки и отчеты об испытаниях, которые должны включать следующее:
    • Все данные испытаний
    • Данные по влажности и маслу
    • Возникших проблем
    • Эксплуатационные данные
    • Время подачи питания и разблокировки для работы

НАЗАД НАЗАД

Преимущества автотрансформатора

• Уменьшение потерь на заданную мощность кВА.
• Экономия по размеру и весу.
• Размер очень меньше.
• Регулировка напряжения намного лучше.
• Стоимость невысока.
• Требуемый ток возбуждения низкий.
• При проектировании автотрансформатора медь используется реже.
• В обычном трансформаторе повышающее и понижающее напряжение фиксированы, в то время как в автотрансформаторе выходная мощность изменяется в соответствии с требованием

НАЗАД В ТОП

Недостатки автотрансформатора

• Более высокий уровень защиты оборудования и людей требуется из-за более высоких токов короткого замыкания и из-за низкого последовательного импеданса автотрансформатора, который повреждает как оборудование, так и создает угрозу для людей.
• Если какая-либо обмотка автотрансформатора замкнута накоротко, выходное напряжение будет колебаться до более высокого напряжения, чем рабочее напряжение, что приведет к очень серьезным повреждениям.
• Он состоит из одной обмотки вокруг железного сердечника, который вызывает изменение напряжения от одного конца к другому. Отсутствует изоляция низкого и высокого напряжения ни на входе, ни на выходе трансформатора. Таким образом, любой шум или напряжение, относящиеся к одной стороне, будут отражаться на другой стороне. Таким образом, схемы фильтрации необходимы везде, где в электронных схемах используется автотрансформатор.

НАЗАД В ТОП

Применения автотрансформатора

• Используется в синхронных и асинхронных двигателях как часть пускового назначения.
• Используется в лабораториях тестирования электрооборудования
• Он используется в качестве усилителя в фидерах переменного тока для повышения желаемого уровня напряжения.
• Используется для запуска двигателей с короткозамкнутым ротором и асинхронных двигателей с контактным кольцом.
• Для соединения систем, работающих при пороговых напряжениях.
• Как ускорители для повышения входящего напряжения

НАЗАД В ТОП

Ограничения автотрансформатора

• Не может использоваться для изолированных работающих систем, так как заземление является общим для оборудования, подключенного к входу и выходу.
• К вопросам, связанным с безопасностью, следует отнестись строго, поскольку явление общего заземления может создать угрозу для человека.
• Нарушение изоляции обмотки автотрансформатора приведет к подаче полного входного напряжения на выход.

НАЗАД В ТОП

Сводка

• Автотрансформаторы — это трансформаторы, в которых первичная и вторичная обмотки связаны магнитно и электрически.
• Это приводит к более низкой стоимости, меньшим размерам и весу.

НАЗАД В ТОП

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.

Типы 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 автотрансформаторы переменного тока: 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 это позволяет сэкономить на 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, поскольку 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 соединений, выделенных цветом.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, 200 В-190 В, 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 — 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.

Автотрансформаторы Силовые трансформаторы | Triad Magnetics

Что такое автотрансформатор?

Автотрансформаторы

имеют одну обмотку, намотанную на многослойный сердечник. Они похожи на двухобмоточные трансформаторы, но их различия заключаются в том, как первичная и вторичная обмотки взаимосвязаны.Есть две разновидности автотрансформаторов, которые можно различать по конструкции.

• В трансформаторе первого типа используется непрерывная обмотка, а ответвления выводятся в удобных местах в зависимости от желаемого вторичного напряжения.
• В автотрансформаторе другого типа две или более отдельных катушек электрически соединены и образуют непрерывную обмотку.

Преимущества автотрансформаторов

Автотрансформаторы

обладают рядом преимуществ перед традиционными трансформаторами, в том числе:

• Меньшая стоимость
• Улучшенное положение
• Меньшие потери по сравнению со стандартными трансформаторами того же номинала

Автотрансформаторы также экономят медь по сравнению с двухобмоточными трансформаторами:

• Вес меди, используемой для трансформаторов, пропорционален длине и площади поперечного сечения проводника
• Длина проводника пропорциональна количеству витков

Недостатки автотрансформаторов

Несмотря на эти преимущества, автотрансформаторы не лишены ограничений.К некоторым отрицательным сторонам автотрансформаторов можно отнести:

• Используется только в ограниченных приложениях, требующих небольшого отклонения выходного напряжения от входного
• Если используется для подачи низкого напряжения от источника высокого напряжения, полное первичное напряжение может попасть на клемму в случае обрыва вторичной обмотки. Это представляет опасность для операторов и оборудования.

Автотрансформаторные силовые трансформаторы Триады

Triad Magnetics предлагает автотрансформаторы в повышающих и понижающих моделях с одной обмоткой.

• В повышающих моделях первичная обмотка составляет только процент от полной обмотки.
• В понижающих моделях вторичная обмотка составляет процент от полной обмотки.

Любой из наших трансформаторов может быть преобразован в автотрансформатор путем последовательного соединения всех обмоток друг с другом. Имея на выбор четырнадцать различных силовых трансформаторов автотрансформатора, у нас есть модель, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Одна из этих моделей представляет собой универсальную модель с изоляцией / автотрансформатором / контролем напряжения, которая может работать при выходной мощности 4000 Вт.

Создание собственного автотрансформатора с использованием готовых силовых трансформаторов

Все стандартные трансформаторы Triad могут быть подключены последовательно или параллельно для создания автотрансформатора. Это достигается путем объединения первичной обмотки трансформатора со вторичной обмоткой для создания повышающего или понижающего трансформатора.

Прежде чем переходить к примерам подключения стандартного трансформатора к автотрансформатору, мы должны знать, как должны быть подключены обмотки и почему они должны быть подключены таким образом.На одном конце обмотки будет точка, обозначающая начало обмотки, а на другом конце обмотки будет конец.

Обмотки должны быть соединены по фазе. Фазировка важна, потому что она определяет направление, в котором течет ток. Если обмотки соединены в противофазе, токи от каждой обмотки будут противодействовать друг другу, вызывая короткое замыкание в трансформаторе.

Возьмите эту схему, например:

У каждой обмотки есть своя пара выводов с разными цветами выводов.Выводы слева представляют первичную обмотку трансформатора, а выводы справа — вторичную обмотку трансформатора. При последовательном соединении первичной и вторичной обмоток трансформатор можно рассматривать как автотрансформатор.

Чтобы соединить обмотки последовательно, БЕЛЫЙ провод должен быть подключен к КРАСНОМУ проводу. В результате будет одна обмотка, причем соединение БЕЛЫЙ / КРАСНЫЙ будет центральным ответвлением, а выводы ЧЕРНЫЙ и ЖЕЛТЫЙ — полной обмоткой. Соединение двух обмоток последовательно приведет к тому, что общее напряжение на всей обмотке будет суммой напряжений каждой обмотки.

Например, первичная обмотка рассчитана на 115 В переменного тока, а вторичная обмотка рассчитана на 12 В переменного тока. Последовательное соединение двух обмоток приведет к тому, что напряжение всей обмотки составит 127 В переменного тока. При таком подключении трансформатор теряет изоляционные свойства.

Ниже приведен еще один реальный пример изготовления автотрансформатора из 4-обмоточного трансформатора:

Это можно сделать для приложений, в которых требуется трансформатор с входом 277 В переменного тока.Схема выше представляет VPT48-2080. Этот трансформатор имеет две обмотки на первичной и две обмотки на вторичной. Четыре обмотки можно соединить последовательно, чтобы получить автотрансформатор с выходным напряжением 278 В переменного тока.

Это можно сделать, соединив вместе следующие провода: СЕРЫЙ к ФИОЛЕТОВОМУ, КОРИЧНЕВЫЙ к ЧЕРНОМУ и КРАСНЫЙ к ОРАНЖЕВОМУ.

Каждое последовательное соединение накапливает напряжение для каждой обмотки. Последовательное соединение 4 обмоток суммирует напряжения следующим образом: 115 + 115 + 24 + 24 = 278 В переменного тока.

В этом примере мы превратим 4-обмоточный трансформатор в автотрансформатор для приложений, в которых требуется трансформатор с входом 480 В переменного тока. Ниже представлена ​​схема тороидального трансформатора медицинского класса VPM240-1040:

.

4 обмотки можно соединить последовательно, чтобы получить автотрансформатор с выходом 480 В переменного тока. Это можно сделать, соединив вместе следующие провода: BLU — BRN , VIO — RED и BLK — YEL .Как и в VPT48-2080, напряжения для каждой обмотки накапливаются следующим образом: 120 + 120 + 120 + 120 = 480 В переменного тока.

В этом последнем примере мы будем использовать ту же схему, что и VPM240-1040. В этом примере первичные обмотки будут подключены параллельно, вторичные обмотки будут подключены параллельно, а две результирующие обмотки будут подключены последовательно. Когда обмотки соединены последовательно, напряжения складываются, и эта сумма представляет собой допустимое напряжение двух обмоток, соединенных проводом. Для обмоток с одинаковым номинальным током допустимая токовая нагрузка удваивается, если они соединены параллельно.

Различные соединения для параллельного и последовательного подключения следующие:

· Параллельные первичные обмотки: BLU — VIO и WHT — BRN, WHT / BRN и BLU / VIO — это полная обмотка, рассчитанная на 120 В переменного тока.

· Параллельные вторичные обмотки: BLK на ORG и RED на YEL, BLK / ORG и RED / YEL — это полная обмотка, рассчитанная на 120 В переменного тока.

· Новые первичные и новые вторичные вторичные цепи: от BLU / VIO до RED / YEL, WHT / BRN и BLK / ORG с полной обмоткой, рассчитанной на 240 В переменного тока.

Выполнение этих подключений удваивает номинальную мощность трансформатора из-за более высоких значений тока и напряжения.Автотрансформатор, сделанный из VPM240-1040, теперь будет иметь входное напряжение 240 В переменного тока и ток 2,08 А. Произведение напряжения и тока составляет 500 ВА, в отличие от 250 ВА в качестве разделительного трансформатора.

Номинальная мощность зависит от разницы между входным и выходным напряжениями. Например, если разница больше, выходная мощность будет ниже, и наоборот.

Меры безопасности

Основным соображением безопасности при создании автотрансформатора из изолирующего трансформатора является потеря изоляции.Изоляция теряется из-за прямого соединения, сделанного при соединении обмоток последовательно или параллельно. Тогда выход трансформатора будет связан с землей, и контакт с соединением может быть опасным или даже фатальным.

При изготовлении автотрансформатора из разделительного трансформатора с несколькими обмотками важно учитывать номинальный ток обмоток. Мы должны помнить о номинальном токе для каждой обмотки, чтобы трансформатор не перегревался чрезмерно или, в некоторых крайних случаях, не расплавлял изоляцию провода магнита, вызывая короткое замыкание.Номинальный ток автотрансформатора должен быть ограничен обмоткой с наименьшим номинальным током.

Решения для трансформаторов

от Triad Magnetics

Triad Magnetics предлагает клиентам на выбор более 1000 номеров деталей, и мы предлагаем новаторский процесс проектирования, который способствует инновациям и росту. Эти факторы, наряду с производством мирового класса и непоколебимой приверженностью качеству и надежности, делают нас выбором номер один для всех ваших потребностей в трансформаторах.

Хотите узнать больше о трансформаторах от Triad Magnetics? Свяжитесь с нами сегодня или запросите расценки для получения дополнительной информации.

Автотрансформатор | electricaleasy.com

Автотрансформатор — электрический трансформатор, имеющий только одну обмотку. Обмотка имеет не менее трех выводов, что объясняется в деталях конструкции ниже.

Некоторые из преимуществ автотрансформатора заключаются в том, что,

• они меньше по размеру,
• дешево по стоимости,
• низкое реактивное сопротивление рассеяния,
• повышенная номинальная кВА,
• низкий ток возбуждения и т. Д.

Примером применения автотрансформатора является использование электрического оборудования США, рассчитанного на питание 115 В (они используют 115 В в стандартной комплектации) с более высокими напряжениями в Индии. Другой пример — метод пуска трехфазных асинхронных двигателей.

Строительство автотрансформатора

Автотрансформатор состоит из одного медного провода, который является общим как для первичной, так и для вторичной цепи. Медная проволока намотана на сердечник из многослойной кремнистой стали, с вынутыми по крайней мере тремя выводами.Вторичная и первичная цепи имеют общую нейтральную точку обмотки. Конструкция хорошо объяснена на схеме. Переменное соотношение витков на вторичной обмотке может быть получено с помощью выводов обмотки (как показано на рисунке) или с помощью гладкой скользящей щетки по обмотке. Первичные клеммы закреплены.
Таким образом, в автотрансформаторе, можно сказать, первичная и вторичная обмотки соединены как магнитно, так и электрически.

Работа автотрансформатора

Как я уже описал выше, автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая используется как первичной, так и вторичной цепью, а количество витков, используемых вторичной обмоткой, является переменным.ЭДС, наведенная в обмотке, пропорциональна количеству витков. Следовательно, вторичное напряжение можно изменять, просто меняя вторичное число витков.

Поскольку обмотка является общей в обеих цепях, большая часть энергии передается посредством электропроводности, а небольшая часть — посредством индукции.

Существенными недостатками автотрансформатора являются:

• любое нежелательное состояние первичной обмотки повлияет на оборудование вторичной обмотки (поскольку обмотки не имеют гальванической развязки),
• из-за низкого импеданса автотрансформатора вторичные токи короткого замыкания очень велики,
• гармоники, генерируемые в подключенном оборудовании, будут переданы в сеть.

Строительство, работа, экономия меди и применение

Как мы знаем, трансформатор включает в себя две обмотки, и основная функция этих обмоток — изменение уровня напряжения до желаемого уровня. Двухобмоточный трансформатор включает в себя две отдельно соединенные магнитные катушки без электрического соединения между ними. В этой статье мы обсудим трансформатор, который изменяет уровень напряжения через одну катушку. Поскольку уровень напряжения также можно довольно эффективно преобразовать через одну катушку с помощью автотрансформатора.Таким образом, мы можем понизить уровень напряжения с 400 В до 200 с помощью трансформатора с одной катушкой с соответствующими изоляционными лентами. В этой статье обсуждается обзор того, что такое Автотрансформатор, конструкция с рабочими и его приложениями.

Что такое автотрансформатор?

Определение: Трансформатор с одной обмоткой известен как Автотрансформатор. Термин «авто» взят из греческого слова и означает, что он работает только с одной катушкой. Принцип работы автотрансформатора аналогичен двухобмоточному трансформатору, но с той лишь разницей, что части одиночной обмотки в этом трансформаторе будут работать с обеих сторон обмоток, таких как первичная и вторичная.В обычном трансформаторе он включает в себя две отдельные обмотки, которые не связаны друг с другом. Схема автотрансформатора представлена ​​ниже.

Автотрансформатор

Автотрансформаторы легче, меньше и дешевле по сравнению с другими трансформаторами, но они не обеспечивают гальванической развязки между двумя обмотками.

Конструкция автотрансформатора

Мы знаем, что трансформатор включает в себя две обмотки, а именно первичную и вторичную, которые соединены магнитным полем, но изолированы электрически.Но в автотрансформаторе используется одна обмотка, как и обе обмотки.

Существует два типа автотрансформатора в зависимости от конструкции. В одном из типов трансформаторов используется непрерывная обмотка с выводами отводов в удобных точках, 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.

auto-transformer-construction

Первичная обмотка AB, от которой отводится ответвление «C», так что CB действует как вторичная обмотка. Напряжение питания подается на AB, а нагрузка подключается к CB. Здесь отвод может быть фиксированным или переменным. Когда переменное напряжение V1 подается на AB, в сердечнике создается переменный поток, в результате чего в обмотке AB индуцируется ЭДС E1. Часть этой наведенной ЭДС отбирается во вторичной цепи.

На приведенной выше схеме обмотка представлена ​​как «AB», тогда как общее количество витков «N1» считается первичной обмоткой.В указанной выше обмотке от точки «C» отводится отвод, а участок «BC» можно рассматривать как вторичную обмотку. Предположим, что количество витков между точками B&C равно «N2». Если напряжение «V1» приложено к обмотке переменного тока, тогда напряжение для каждого витка внутри обмотки будет V1 / N1.

Следовательно, напряжение на участке BC обмотки будет (V1 / N1) * N2

Из приведенной выше конструкции напряжение для этой обмотки BC будет ‘V2’

Следовательно, (V1 / N1) * N2 = V2

V2 / V1 = N2 / N1 = K

Когда участок BC в обмотке AB можно считать вторичным.Таким образом, «K» — это постоянное значение, это не что иное, как отношение напряжения или числа оборотов в трансформаторе.

Каждый раз, когда нагрузка подключается между клеммами BC, начинает течь ток нагрузки, такой как «I2». Протекание тока во вторичной обмотке будет основным отличием токов «I1 и I2».

Экономия меди

В автотрансформаторе можно обсудить экономию меди по сравнению с обычными двухобмоточными трансформаторами. В указанной выше обмотке вес меди в основном зависит от ее длины, а также от площади поперечного сечения.

Опять же, длина проводника внутри обмотки может быть пропорциональна номеру. количество витков, а также площадь поперечного сечения изменяется в зависимости от номинального тока. Таким образом, вес меди внутри обмотки может быть прямо пропорционален произведению № витков и номинальный ток обмотки.

Таким образом, вес меди в секции переменного тока пропорционален I1 (N1-N2). Точно так же вес меди в секции BC пропорционален N2 (I2-I1).

Следовательно, вес всей меди в обмотке этого трансформатора пропорционален,

= I1 (N1-N2) + N2 (I2-I1)

= I1N1-I1N2 + I2N2-N2I1

= I1N1 + I2N2-2I1N2

Мы знаем, что N1I1 = N2I2

= I1N1 + I1N1-2I1N2

= 2I1N1-2I1N2 9-2 (I1N1-2I1N2) 9-2 доказано, то вес меди в двух обмоточных трансформаторах может быть пропорционален N1I1-N2I2

Так как в трансформаторе N1I1 = N2I2

2N1I1 (Поскольку в трансформаторе N1I1 = N2I2)

В автотрансформаторе предположим, что веса медь как Wa и Wtw, а также две обмотки соответственно,

Таким образом, Wa / Wtw = 2 (N1I1-N2I1) / 2N1I1

= N1I1-N2I1 / 2N1I1 = 1-N2I1 / N1I1 =

1-N2 / N1 = 1-K

Следовательно, Wa = Wtw (1-K) = Wtw- k Wtw

Таким образом, экономия меди в трансформаторе, когда мы оценивали с двумя обмоточными трансформаторами, составляет

Wtw-Wa = k Wtw

В этом трансформаторе используется просто одна обмотка для каждой фазы по сравнению с двумя отдельными обмотками в обычном трансформаторе.

Преимущества автотрансформатора

Преимущества

• В нем используется одна обмотка, поэтому они меньше по размеру и экономичны.
• Эти трансформаторы более эффективны
• Для них требуются меньшие токи возбуждения по сравнению с трансформаторами обычного типа.
• В этих трансформаторах напряжение можно легко и плавно изменять.
• Улучшенное регулирование
• Меньшие потери
• Требуется меньше меди
• Эффективность высокая благодаря низким омическим потерям и потерям в сердечнике.Эти потери будут происходить из-за уменьшения материала трансформатора.

Недостатки автотрансформатора

Недостатки

• В этом трансформаторе вторичная обмотка не может быть изолирована от первичной.
• Применяется в зонах с ограниченным доступом, где необходима небольшая разница между напряжением o / p и напряжением i / p.
• Этот трансформатор не используется для соединения систем высокого и низкого напряжения.
• Поток утечки между двумя обмотками невелик, поэтому полное сопротивление будет ниже.
• Если обмотка в трансформаторе обрывается, трансформатор не будет работать, тогда полное первичное напряжение будет видно на o / p.
• Это может быть опасно для нагрузки, когда мы используем автотрансформатор, например понижающий трансформатор. Таким образом, этот трансформатор используется только для небольших изменений напряжения o / p.

Применения автотрансформатора

Применения

• Увеличивает падение напряжения в распределительном кабеле
• Используется в качестве регулятора напряжения
• Используется в аудиосистеме, распределении, передаче электроэнергии и железных дорогах
• Автотрансформатор с несколькими ответвлениями используется для пуска двигателей как асинхронных, так и синхронных.
• Используется в лабораториях для непрерывного получения переменного напряжения.
• Используется как регулирующие трансформаторы в стабилизаторах напряжения.
• Повышает напряжение в фидерах переменного тока.
• Применяется в центрах тестирования электроники, где требуется часто меняющееся напряжение.
• Он используется там, где необходимы высокие напряжения, например, в усилителях или усилителях.
• Он используется в аудиоустройствах, таких как динамики, для согласования импеданса, а также для настройки устройства на непрерывную подачу напряжения.
• Он используется на электростанциях, где напряжение должно понижаться и повышаться, чтобы сравняться с напряжением на приемном конце, которое необходимо для устройства.

Часто задаваемые вопросы

1). Какова функция автотрансформатора?

Этот трансформатор используется для управления напряжением в линии передачи, а также изменяет напряжения, когда соотношение первичной и вторичной обмоток близко к единице.

2). Почему автотрансформатор не используется в качестве распределительного трансформатора?

Потому что он не обеспечивает гальванической развязки обмоток, как это делает обычный трансформатор.

3). Какова роль автотрансформатора на подстанции?

Автотрансформатор часто используется на подстанциях для повышения или понижения напряжения там, где отношение высокого напряжения к низкому напряжению мало.

Итак, это обзор автотрансформатора, конструкции, работы, преимуществ, недостатков и областей применения. Вот вам вопрос, в чем главное отличие автотрансформатора от силового?

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 переменное напряжение подается на первичную обмотку, 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 магнитный 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 ЭДС наведенной ЭДС определяется как

E = 4,44∅Nf

Это можно обобщить как для ЭДС первичной обмотки, так и для ЭДС вторичной обмотки. Если мы возьмем соотношение, то получим

E1 / E2 = N1 / N2 = k

Можно видеть, 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 является постоянным, 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 тогда как в автотрансформаторе энергия передается как посредством индукции, так и посредством кондукции.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 на первичной стороне мы получаем переменное напряжение переменного тока. 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

Свойства

• Автотрансформатор представляет собой устройство с электрической и магнитной связью
• В автотрансформаторе мощность постоянна
• В автотрансформаторе общий поток постоянен
• В автотрансформаторе
частота постоянна Напряжение и ток меняются в зависимости от количества оборотов.
• Автотрансформатор также называется фазосдвигающим устройством
• Потери в автотрансформаторе меньше по сравнению с двухобмоточным трансформатором из-за одной обмотки
• КПД автотрансформатора выше по сравнению с двумя обмоточными трансформаторами
• И железо, и медь потери меньше автотрансформатор.

Конструкция 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-конструкция

Для передачи потока от первичной обмотки ко 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, в основном используемых в лабораторных целях.

Преимущества и недостатки автотрансформатора

Преимущества

• Потери в автотрансформаторе меньше
• КПД автотрансформатора больше
• Требуется меньше меди
• Недостатки сердечника 5 9274 9060
  • 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.
  • Требования к изоляции выше.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 запуска 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). Автотрансформатор работает в постоянном токе

  Нет, автотрансформатор не может работать в постоянном токе

  2). У автотрансформатора две обмотки?

  Нет, автотрансформатор имеет только одну обмотку

  3). Автотрансформатор — электрически изолированное устройство?

  Нет, автотрансформатор является устройством с электрической и магнитной связью.

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

  КПД автотрансформатора больше, чем у двухобмоточного 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.В основном используются для запуска асинхронных двигателей и в лабораторных целях, автотрансформаторы имеют КПД до 98%.