Автотрансформаторы это: устройство, принцип действия, схема, типы

Автотрансформаторы, принцип действия, назначение лабораторных и силовых устройств

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

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

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

Основные различия могут быть сформулированы следующим образом:

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

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

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

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

ПРИНЦИП РАБОТЫ АВТОТРАНСФОРМАТОРА

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

Полное число витков обмотки Wв подключено к сети высокого напряжения, часть витков до отпайки Wн — к стороне низкого напряжения.

Нижний по схеме вывод является общим.

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

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

K = Uв/Uн = Wв/Wн,

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

K = Iн/Iв = Wв/Wн,

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

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

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

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

ЛАБОРАТОРНЫЙ АВТОТРАНСФОРМАТОР (ЛАТР)

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

В лабораторной практике ЛАТР используется:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

СИЛОВЫЕ АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ

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

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

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

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

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

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

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

  *  *  *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Автотрансформатор принцип работы

Для корректировки и изменения показателей напряжения в пределах маленьких значений используются автотрансформаторы. Устройство и принцип действия этих приборов основан на магнитной и гальванической связи между цепями, так как обмотка напряжения низшего входит в обмотку напряжения высшего. В зависимости от того, какая из них включается, происходит незначительное понижение или повышение напряжения.

  • Устройство и технические характеристики
  • Автотрансформаторы: особенности конструкции, принцип действия
  • Источники:

Устройство и технические характеристики

Сфера применения автотрансформаторов — питание бытовой техники, промышленные электросети, пуск асинхронных электродвигателей. На крупных производственных объектах они необходимы для повышения напряжения и одновременного уменьшения возможных потерь в линиях электропередач. Благодаря особенностям конструкции, оборудование составило серьезную конкуренцию обычным трансформаторам.

В зависимости от назначения, устройствам присваивается буквенное наименование:

  • С — для собственных нужд отдельных электрических станций.
  • П — для электролиний с постоянным током.
  • М — для металлургических предприятий.
  • ПН — для подключения электронасосов погружного типа.
  • Б — для буровых установок и бетоногрейных установок.
  • Э — для экскаваторов с электрооборудованием.
  • ТО — для организации временного освещения или тепловой обработки грунта или бетона.

Автотрансформаторы: особенности конструкции, принцип действия

Автотрансформатор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, они наматываются на одном стержне, мощность передается между обмотками комбинированным способом — путем электромагнитной индукции и электрического соединения. . Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

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 aХ 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.

Источники:

  • Asutpp
  • meanders.ru
  • 220v.guru
  • Практическая электроника
  • lektsii.com
  • Сделай сам своими руками
  • stanok.guru

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

что это такое. Недостатки и достоинства

Содержание:

Автотрансформатор – это устройство, в котором вторичная обмотка является составной частью первичных витков.

Отличить автотрансформатор на схеме от изображения обычного трансформатора очень легко.
Признаком является наличие единственной обмотки связанной с одним сердечником, обозначенным жирной линией на схемах.

По одну или по обе стороны этой лини схематически изображены обмотки, но в автотрансформаторе все они соединены друг с другом.

Если на схеме витки изображены автономно, то речь идёт об обычном трансформаторе.

Автотрансформатор – это один из вариантов трансформатора с одной обмоткой, намотанной на сердечнике. В нём, в отличие от обычного трансформатора, первичная и вторичная цепь электрически связаны между собой

Обычный трансформатор

Основные различия трансформаторов и автотрансформаторов

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.

У такого устройства есть определённые преимущества:

  • сокращён расход цветных металлов, используемых на изготовление такого оборудования;
  • передача энергии осуществляется путём воздействия электромагнитного поля входного тока, и благодаря электрической связи между обмотками. Следовательно, потеря энергии оказывается ниже, поэтому у автотрансформаторов наблюдаются более высокие КПД;
  • малый вес и компактные габариты.

Недостатки автотрансформаторов

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.

Назначение принцип действия автотрансформатора

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 aХ 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.

Применение автотрансформатора

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.

Типы автотрансформаторов

На сегодняшний день широко используются следующие типы автотрансформаторов:

  • первый тип — ВУ-25-Б, предназначен для уравнивания вторичных токов в схемах дифференциальных защит трансформаторов;
  • второй тип – АТД, имеет мощность на уровне 25 ват, долго-насыщающийся, так как имеет устаревшую конструкцию и практически не используется;
  • третий тип – ЛАТР-1, предназначен для использования при напряжении на уровне 127В;
  • четвертый тип – ЛАТР-2, предназначен для использования при напряжении на уровне 220В;
  • пятый тип – ДАТР-1, предназначен для использования при небольшой нагрузке;
  • шестой тип – РНО, предназначен для использования при высоких нагрузках;
  • седьмой тип – РНТ, предназначен для использования при значительных нагрузках;
  • восьмой тип – АТЦН, предназначен для использования в телеизмерительных устройствах.

По уровню мощности автотрансформаторы делятся на устройства:

  • невысокой мощности, до 1кВ;
  • средней мощности, более 1кВ;
  • силовые автотрансформаторы

Автотрансформаторы работают в таких режимах, как:

  1. трансформаторный;
  2. автотрансформаторный;
  3. комбинированный.

При нормальном режиме работы автотрансформатор может работать долгое время без перегревов и неисправностей. Для этого нужно соблюдать все требования по условиям эксплуатации и следить за тем, чтобы верхние слои масла не нагревались до температуры свыше 75°С.

Однофазные автотрансформаторы (ЛАТРы)

Автотрансформаторы нашли свое применение и как лабораторные регуляторы, рассчитанные на небольшую мощность. Регулировка в ЛАТРах осуществляется за счет контакта, «скользящего» по виткам обмотки.

ЛАТРы – однофазные автотрансформаторы, которые состоят из кольцевого магнитопровода со слоем медного провода. В системе имеются постоянные отводы, позволяющие держать коэффициент трансформации на одном уровне, а устройствам работать и на понижение, и на повышение.

Регулировка производится плавно от нуля и до 250 В. Номинальная мощность лабораторных автотрансформаторов составляет от 0,5 до 7,5 кВА. В нашем интернет-магазине вы можете выбрать прибор необходимой вам мощности по цене от производителя и с быстрой доставкой.

Трехфазные автотрансформаторы

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.

Принцип работы автотрансформатора: описание, характеристики

Содержание

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.

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.

Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)

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.

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.

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.

Устройство и конструктивные особенности

Как было отмечено выше, автотрансформатор состоит из одной катушки. Её наматывают на обычный или на тороидальный сердечник.

Тороидальный трансформатор

В силу конструктивных особенностей у него отсутствуют гальванические развязки между цепями, что может привести к поражению высоковольтным током. Поэтому понижающий автотрансформатор, ввиду его повышенной опасности, требует принятия дополнительных мер по защите от поражения электротоком. Работа с ним допускается при условии строгого соблюдения правил безопасности.

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

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.

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

ПРИНЦИП РАБОТЫ АВТОТРАНСФОРМАТОРА

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

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

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

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

K = Uв/Uн = Wв/Wн,

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

K = Iн/Iв = Wв/Wн,

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

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

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

Рис. 1. Обмотки автотрансформатора: 1 трехфазного; 2 однофазного

Распределение токов, в работающем автотрансформаторе в режиме номинальной нагрузки, между обмотками неодинаково. В последовательной обмотке АmАпроходит ток нагрузки ВН — IА. По закону электромагнитной индукции в сердечнике автотрансформатора создается магнитный поток, который индуктирует в обмотке СН ток IAm. Таким образом, ток общей обмотки СН образован суммой токов последовательной обмотки IА с электрической связью (ВН и СН), и тока IAm, по магнитной связи этих же обмоток — IСН=IА+IAm.

Рис. 1. Обмотки автотрансформатора: 1 трехфазного; 2 однофазного

Значение мощности на выходе автотрансформатора равно мощности на его входе. При отсутствии обмотки НН, мощность ВН равна мощности СН, это и есть номинальная мощность Sном автотрансформатора по электрической связи. Она равна произведению номинального напряжения обмотки ВН UВН, на номинальный ток IВН последовательной обмотки.

Рассчитывают еще и типовую мощность автотрансформатора называют, которая составляет часть номинальной мощности, передаваемой электромагнитным путем.

Sт=Sном*ав, где ав=1-UСН/UВН — коэффициент выгодности автотрансформатора. Он определяет долю типовой мощности в составе номинальной, чем она меньше, тем меньше габариты и сечения сердечника (магнитопровода) и обмоток автотрансформатора, которые рассчитываются исходя не из полной номинальной, а только из её части — типовой мощности. Поэтому изготовление автотрансформаторов значительно дешевле, чем обычных трансформаторов такой же мощности.

Мощность на общей обмотке является одним из главных параметров, которые нужно контролировать при работе автотрансформатора, превышение её в длительном режиме недопустимо. На рисунке 1 показаны варианты подключения амперметра для измерения нагрузки на общей обмотке при трехфазном и однофазном варианте автотрансформатора.

Чем меньше коэффициент трансформации (чем ближе значения UСН и UВН), тем выгоднее использование автотрансформаторов и дешевле их изготовление.

На рисунке 2 показаны схемы регулирования напряжения выхода Аmна автотрансформаторе на стороне ВН (1) и на стороне СН (2). Таковы устройство и принципы работы автотрансформаторов.

2. Меньшая масса и габариты позволяют создавать трансформаторы больших мощностей.

Мощность, передаваемая первичной обмоткой во вторичную цепь автотрансформатора, будет равна:

Учитывая, что I2 = I1 + I12, ее можно записать в виде:

Здесь U2 I1 = SЭ , есть мощность, поступающая во вторичную цепь электрическим путем, U2 I12 = Sм – мощность, поступающая во вторичную цепь посредством магнитного потока.

Следовательно, в автотрансформаторе посредством магнитного потока передается только часть мощности, что дает возможность уменьшить поперечное сечение магнитопровода. Магнитные потери при этом также уменьшаются. При меньшем поперечном сечении магнитопровода уменьшается средняя длина витка обмотки, следовательно, вновь уменьшается расход обмоточной меди и снижаются электрические потери.

1. Меньший расход меди, стали, а также изоляционных материалов и меньшая стоимость по сравнению с трансформаторами той же мощности.

2. Меньшая масса и габариты позволяют создавать трансформаторы больших мощностей.

3. Автотрансформаторы имеют меньшие потери и больший КПД.

4. Имеют лучшие условия охлаждения.

1. Необходимость глухого заземления нейтрали, что приводит к увеличению токов однофазного КЗ.

2. Сложность регулирования напряжения.

3. Опасность перехода атмосферных перенапряжений с одной обмотки на другую из-за электрической связи обмоток.

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).

15. Трансформаторы тока и напряжения.

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).

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

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

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.

Из приведенных схем видно, что обмотки электрически связаны: обмотка низшего напряжения представляет собой часть обмотки высшего.

Автотрансформаторы — один из видов трансформаторов напряжения, отличительная конструктивная особенность которых состоит в том, что они имеют всего одну обмотку.

Минимальное количество выводов автотрансформаторов — три, при большем их количестве возможно получение на выходе разных значений напряжений.

Из приведенных схем видно, что обмотки электрически связаны: обмотка низшего напряжения представляет собой часть обмотки высшего.

Принцип работы автотрансформатора. При прохождении напряжения от источника переменного тока, подключенного к обмотке с полным количество витков W1 возникает ЭДС, индуктируемая магнитным потоком. Ее величина в прямой пропорции зависит от количества задействованных витков W2 обмотки, к которым подключена нагрузка R (см. схему 1).

Обозначив условно индуктируемую в обмотке с количеством витков W1 величину ЭДС E1, а в обмотке с W2 — E2, математически можно выразить коэффициент трансформации k следующим соотношением: E1/E2=W1/W2.

Ввиду незначительности падения напряжения в обмотке из-за относительно низкого сопротивления примем U1=E1 и U2=E2. Таким образом, соотношение E1/E2=W1/W2 может быть приведено к виду U1/U2=W1/W2, из которого понятно, что вторичное напряжение будет меньше первичного (k) во столько-же раз, во сколько количество задействованных витков W2 обмотки меньше W1.

В рассматриваемом примере используется понижающий трансформатор (W1>W2), при количестве витков W1 меньшем чем W2 (см. схему 2) вторичное напряжение будет больше первичного исходя из того же соотношения U1/U2=W1/W2.

Область применения автотрансформаторов довольна широка: устройства небольшой мощности используются для питания, наладки и тестирования бытового и промышленного электрооборудования, устройств автоматического управления, в лабораторных стендах — ЛАТРы, устройствах связи и пр. Силовые трехфазные автотрансформаторы могут быть использованы для уменьшения пусковых напряжений мощных электродвигателей.

В энергетике автотрансформаторы большой мощности успешно используют для связи высоковольтных сетей с близкими по значению напряжениями (110-220 кВ, 220-500 кВ, 330-750 кВ). Коэффициент трансформации этих устройств, как правило не превышает 2-2,5. Для изменений напряжения более этих значений экономическая целесообразность использования автотрансформаторов существенно снижается.

Для этих целей используют трехфазные автотрансформаторы, с соединениями обмоток «звездой» (наиболее часто используемая схема) или «треугольником».

Автотрансформатор имеет множество применений и устройств, в том числе и пуск асинхронных двигателей, используемых для регулирования напряжения линий электропередачи, и может быть использована для преобразования напряжения, когда первичные к вторичному отношению близко к единице.

Автотрансформатор пример

Автотрансформатор требует повышающее напряжение от 220 вольт до 250 вольт. Общее количество витков катушки на главной обмотке трансформатора составляет 2000. Определите положение первичной точки ответвления, первичного и вторичного токов, когда мощность на выходе равна 10 кВА, а экономия меди сохраняется.

Таким образом, первичный ток составляет 45,4 А, вторичный ток, потребляемый нагрузкой, составляет 40 А, и через общую обмотку протекает 5,4 А. Экономия меди составляет 88%.

Однофазный(слева) и трёхфазный(справа)
По значению выходного напряжения автотрансформаторы могут быть повышающими или понижающими. Особый класс образуют устройства со скользящими отводами. Важной характеристикой, которую учитывают при выборе, является тип сердечника — ламинированный, сплит и тороидальный.

Основными областями применения устройств являются:

  1. Компенсация падения потенциала в распределительных системах, которое производится повышением значений напряжения питания.
  2. Системы управления асинхронных и синхронных двигателей, где наличие автотрансформатора с несколькими ответвлениями облегчает запуск.
  3. В условиях исследовательских лабораторий, когда требуется варьировать электрические переменные в широких пределах.

Данные устройства используются также для регулировки яркости света; такие приборы называют диммерами. В этих случаях особое внимание уделяют правильному подбору предохранителей, в противном случае более высокое напряжение питания может оказаться на вторичных клеммах.

Источники

Источник — http://www.sdelai-sam.su/avtotransformator.html
Источник — http://electricalschool.info/main/osnovy/538-avtotransformatory.html
Источник — http://www.asutpp.ru/chto-takoe-avtotransformator.html
Источник — http://protransformatory.ru/vidy/avtotransformator
Источник — http://video-praktik.ru/transformatory_avto.html
Источник — http://www.stabilno220.ru/auxpage_avtotransformator_principi_raboti/
Источник — http://studfile.net/preview/7444684/page:15/
Источник — http://studfile.net/preview/4597816/page:8/
Источник — http://forum220.ru/autotransformer.php
Источник — http://meanders.ru.com/chto-takoe-avtotransformator.shtml
Источник — http://ofaze.ru/elektrooborudovanie/latr

Автотрансформаторы — Студопедия

Поделись  


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 waxсоединяют с выводом а обмотки wax(рис. 3.2). Если выводы Ах подключить к сети, а к выводам ах подключить нагрузку ZH, то получим понижающий автотрансформатор. Если же выводы ах подключить к сети, а к выводам Ах подключить нагрузку ZH, то получим повышающий автотрансформатор.

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

Рассмотрим подробнее работу понижающего автотрансформатора. Обмотка waxодновременно 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 kA= wAx/wax,. немногим больше единицы, то токи I1 и I2 мало отличаются друг от друга, а их разность составляет небольшую величину. Это позволяет выполнить витки waxпроводом уменьшенного сечения. Введем понятие проходной мощности автотрансформатора, представляющей собой всю передаваемую мощность Sпр=U2I2из первичной цепи во вторичную. Кроме того, различают еще расчетную мощность Spасч, 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 Sпр = U2I2 на составляющие. Воспользуемся для этого выражением (3.5). Подставив это выражение в формулу проходной мощности, получим

Sпр =U2I2=U2(I1+I12)=U2I1+U2I12=Sэ+Sрасч. (3.7)

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


Таким образом, расчетная мощность в автотрансформаторе Sрасч= = 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 SЭ передаваемая из первичной во вторичную цепь благодаря электрической связи между этими цепями, определяется выражением

Sэ = U2I1=U2I2/kA=Sпр/kA, (3.8)

т. е. значение мощности SЭобратно пропорционально коэффициенту трансформации автотрансформатора kA.

Рис. 3.3. Зависимость SЭ/SПРот 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 kA = 1 вся мощность автотрансформатора передается во вторичную цепь за счет электрической связи между цепями (SЭ/SПР= 1).

Наиболее целесообразно применение автотрансформаторов с коэффициентом трансформации kA< 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 wах (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.









что это такое и как работает прибор?

Содержание

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

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

Устройство и принцип действия автотрансформаторов рассмотрим в статье.

Что такое автотрансформатор?

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

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

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

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

Отличие автотрансформатора от трансформатора

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

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

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

Устройство автотрансформатора

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

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

Преимущества и недостатки

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

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

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

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

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

Лабораторный автотрансформатор

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

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

Устройство автотрансформатора

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

Двухобмоточный трансформатор и автотрансформатор

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

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

Схему подключения трансформатора с трех мест вы найдете тут.

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

Принцип действия

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

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

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

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

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

Советы и рекомендации

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

Основные защитные характеристики автотрансформатора представлены несколькими вариантами:

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

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

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

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

Видео на тему

Что такое автотрансформатор и как он работает?

Ann

01 апреля 2021

1451

Автотрансформатор относится к трансформатору, первичная и вторичная обмотки которого находятся на одной обмотке, а первичная и вторичная обмотки соединены непосредственно последовательно и самосвязаны. По конструкции их можно разделить на регулируемые и фиксированные. Автосцепка означает электромагнитную связь. Обычные трансформаторы передают энергию посредством электромагнитной связи первичной и вторичной катушек. Прямого электрического соединения между первичной и вторичной сторонами нет. Первичная и вторичная стороны автотрансформатора имеют прямые электрические соединения. Его катушки низкого напряжения Является частью катушки высокого напряжения. Средства защиты, такие как автотрансформаторы, также используются в средствах защиты линий связи.

Принцип работы автотрансформатора, как работает Variac, Применение

Каталог

 

Вторичная обмотка автотрансформатора является составной частью первичной обмотки. У такого трансформатора вроде бы всего одна обмотка, поэтому его еще называют «трансформатор с одной обмоткой». Первичные и вторичные связанные индукторы могут быть развязаны в соответствии с трехвыводными связанными индукторами, подключенными к противоположным концам в теории цепей. Подавая напряжение на первичную сторону, а вторичная сторона закорочена, или подавая напряжение на вторичную сторону, а первичная сторона закорочена, можно получить эквивалентное реактивное сопротивление рассеяния, приведенное к первичной или вторичной стороне автотрансформатора. Автотрансформатор — это специальный трансформатор, который не нуждается в изоляции между первичной и вторичной обмотками, то есть специальный трансформатор, который использует набор катушек для выхода и входа. Другими словами, трансформатор с первичной и вторичной обмотками на одной обмотке.

I. Принцип работы автотрансформатора

Две или более катушек намотаны на замкнутый железный сердечник. Когда одна катушка подключена к источнику переменного тока (первичная катушка), через катушку протекает переменный ток. Этот переменный ток создает переменное магнитное поле в железном сердечнике. Переменный основной магнитный поток создает в первичной катушке собственную наведенную ЭДС, а другая катушка (т. е. вторичная катушка) наводит ЭДС взаимной индукции. Путем изменения соотношения между соотношением витков первичной и вторичной катушек для изменения напряжения на клеммах первичной и вторичной катушек для достижения преобразования напряжения общее соотношение витков составляет 1,5: 1 ~ 2: 1. Поскольку первичная и вторичная катушки соединены напрямую, существует риск утечки между уровнями. Поэтому его нельзя использовать в качестве трансформатора ходовых огней.

 

Баллы:

1. Автотрансформатор — это специальный трансформатор, который использует набор катушек для выхода и входа. Повышение и понижение осуществляется разными кранами. Напряжение отводов меньше общей катушки будет уменьшаться, а напряжение отводов больше общей катушки увеличиваться. высокая.

2. Фактически, принцип такой же, как у обычного трансформатора, за исключением того, что его первичная обмотка является его вторичной обмоткой. В обычных трансформаторах первичная катушка слева использует электромагнитную индукцию, чтобы вторичная катушка справа генерировала напряжение, а автотрансформатор влияет сам на себя.

3. Автотрансформатор представляет собой трансформатор только с одной обмоткой. При использовании в качестве понижающего трансформатора часть витков вытягивается из обмотки как вторичная обмотка; при использовании в качестве повышающего трансформатора приложенное напряжение подается только на часть обмотки. Обычно часть обмотки, относящаяся и к первичной, и к вторичной, называется общей обмоткой, а остальная часть автотрансформатора — последовательной обмоткой. По сравнению с обычным трансформатором, автотрансформатор той же мощности не только меньше по размерам, но и более эффективен, причем чем больше мощность трансформатора, тем выше напряжение. Это преимущество становится более заметным. Поэтому с развитием энергосистем, повышением уровней напряжения и увеличением пропускной способности автотрансформаторы получили широкое распространение благодаря их большой мощности, малым потерям и низкой стоимости.

II. Характеристики автотрансформатора

Поскольку расчетная мощность автотрансформатора меньше номинальной мощности. Следовательно, при той же номинальной мощности основные размеры автотрансформатора меньше, а эффективные материалы (листы и проволоки из кремнистой стали) и конструкционные материалы (сталь) соответственно уменьшаются, что снижает стоимость. Сокращение эффективных материалов соответственно снижает потери в меди и в железе, поэтому КПД автотрансформатора выше. В то же время за счет уменьшения основных размеров и качества возможно изготовление единичного трансформатора большей мощности при допустимых условиях транспортировки. Но обычно только при k≤2 в автотрансформаторе вышеперечисленные преимущества очевидны.

— Поскольку полное сопротивление короткого замыкания на единицу стоимости автотрансформатора меньше, чем у двухобмоточного трансформатора, скорость изменения напряжения меньше, но ток короткого замыкания больше.

— Из-за прямого электрического соединения между первичным и вторичным автотрансформаторами перенапряжение на стороне высокого напряжения может привести к серьезному перенапряжению на стороне низкого напряжения. Во избежание этой опасности молниезащитные разрядники должны быть установлены как на первичной, так и на вторичной обмотках. Не думайте, что первичная и вторичная обмотки соединены последовательно. После того, как первичная и вторичная обмотки установлены, вторичную можно исключить.

— В общем трансформатор. Устройство регулирования напряжения под нагрузкой часто подключается к нейтральной точке земли, так что уровень напряжения устройства регулирования напряжения может быть ниже уровня регулирования напряжения на конце линии. Сторона регулирования напряжения нейтральной точки автотрансформатора вызовет так называемые сопутствующие проблемы регулирования напряжения. Поэтому, когда автотрансформатор требуется для регулировки напряжения под нагрузкой, можно использовать только метод регулировки конечного напряжения.

1. Преимущества автотрансформатора

Коэффициент трансформации автотрансформатора в понижающем пускателе фиксирован, а коэффициент трансформации контактного регулятора напряжения переменный. По сравнению с обычными трансформаторами той же мощности автотрансформаторы имеют преимущества простой конструкции, меньшего количества материалов и небольшого размера. Особенно, когда коэффициент трансформации близок к 1, он особенно экономичен, поэтому его чаще используют в мощных передающих трансформаторах с аналогичными напряжениями. Кроме того, он широко используется в понижающих пускателях для асинхронных двигателей мощностью выше 10 киловатт. Однако, поскольку первичная и вторичная обмотки имеют одну общую обмотку и электрически соединены, в некоторых случаях они не подходят для использования, особенно в качестве трансформатора ходовых огней. По сравнению с обычными двухобмоточными трансформаторами автотрансформаторы имеют следующие преимущества:

(1) Меньший расход материалов и низкая стоимость. Поскольку количество листа кремнистой стали и медной проволоки, используемых в трансформаторе, связано с номинальным индуктивным потенциалом и номинальным током обмотки, то есть связано с емкостью обмотки, емкость обмотки автотрансформатора уменьшается, материал потребление также уменьшается, и стоимость также низкая.

(2) Низкие потери и высокая эффективность. Из-за уменьшения количества медной проволоки и листа из кремнистой стали при той же плотности тока и плотности магнитного потока потери в меди и железе автотрансформатора уменьшаются по сравнению с двухобмоточным трансформатором, поэтому преимущество выше.

(3) Простота транспортировки и установки. Поскольку он легче, чем двухобмоточный трансформатор той же мощности, его размер невелик, а занимаемая площадь невелика.

(4) Увеличена предельная производительность трансформатора. Конечная производственная мощность трансформаторов, как правило, ограничивается условиями транспортировки. При одинаковых условиях транспортировки мощность автотрансформаторов может быть больше, чем у двухобмоточных трансформаторов.

2. Недостатки автотрансформатора

(1) Увеличение тока короткого замыкания в энергосистеме.

Поскольку существует электрическое соединение между обмотками высокого и среднего напряжения автотрансформатора, его полное сопротивление короткого замыкания всего (1-1/K) в квадрате больше, чем у обычного двухобмоточного трансформатора той же мощности. Таким образом, после включения в энергосистему автотрансформатора ток трехфазного короткого замыкания значительно возрастает. Кроме того, поскольку нейтральная точка автотрансформатора должна быть непосредственно заземлена, ток однофазного короткого замыкания системы сильно возрастет, а иногда даже превысит ток трехфазного короткого замыкания.

(2) Вызывают некоторые трудности при регулировании напряжения.

Существует три возможных метода регулирования напряжения для автотрансформатора, в основном из-за электрического соединения обмоток высокого и среднего напряжения. Первый заключается в установке устройства регулирования напряжения с нагрузкой для изменения положения делителя в обмотке автотрансформатора; Один из них – установка дополнительных трансформаторов на высоковольтных и средневольтных линиях. Эти три способа не только сложны в изготовлении, неэкономичны, но и имеют недостатки в эксплуатации (такие как влияние на напряжение третьей обмотки), а решения не идеальны.

(3) Усложнить защиту обмотки от перенапряжения.

Из-за автосцепки обмоток высокого и среднего напряжения при попадании любой из сторон в ударную волну молнии с амплитудой, соответствующей уровню изоляции обмотки, амплитуда удара перенапряжения, возникающего на другой стороне, может превышать уровень изоляции. Во избежание этого явления на выходных концах как высокого, так и среднего напряжения должен быть установлен комплект разрядников вентильного типа.

(4) Усложнить релейную защиту.

Хотя автотрансформаторы имеют определенные недостатки, все страны по-прежнему придают большое значение применению автотрансформаторов, которые в основном неотделимы от развития энергосистем большой мощности и высокого напряжения. По мере увеличения емкости растет и напряжение, и преимущества трансформатора связи еще значительнее.

III. Применение

Автотрансформаторы используются в тех случаях, когда первичная и вторичная изоляция не требуется, и имеют преимущества небольшого размера, меньшего количества расходных материалов и высокой эффективности. Обычные регуляторы напряжения переменного тока (с ручным вращением), трансформаторы в небольших бытовых регуляторах напряжения переменного тока, трансформаторы в пусковых коробках с трехфазным двигателем с автоматической декомпрессией и т. Д. — все это примеры применения автотрансформаторов.

С быстрым развитием энергосистем в направлении большой мощности и высокого напряжения, автотрансформаторы получили широкое применение в высоковольтных силовых сетях благодаря их низкой стоимости и высокому КПД, став оборудованием преобразования напряжения, передающим важную электрическую энергию. Являясь одним из наиболее важных устройств в высоковольтной электросети, автотрансформатор имеет большое значение для обеспечения безопасной и надежной работы электросети и гибкого распределения электроэнергии.

При быстром развитии высокоскоростных железных дорог надежность автотрансформаторов имеет решающее значение для безопасной эксплуатации высокоскоростных железных дорог. Прямые удары молнии и посторонние предметы в контактной сети вызывают частые аварии с коротким замыканием на высокоскоростных рельсах. Генерируемый импульсный ток короткого замыкания может легко вызвать выход из строя обмотки автотрансформатора, что значительно снижает надежность работы трансформатора и серьезно влияет на безопасную работу высокоскоростного железнодорожного транспорта.

Поделиться этой публикацией

Часто задаваемые вопросы

  • Для чего используется автотрансформатор?

     Автотрансформатор предназначен для регулирования напряжения линий электропередачи и может использоваться для преобразования напряжения.  Имея только одну обмотку, автотрансформатор автоматически регулирует напряжение в зависимости от нагрузки. 
  • Что такое автотрансформатор и как он работает?

     Автотрансформатор представляет собой электрический трансформатор только с одной обмоткой. Приставка «авто» (греч. «сам») относится к одиночной катушке, действующей в одиночку, а не к какому-либо автоматическому механизму. В автотрансформаторе части одной и той же обмотки действуют как стороны первичной обмотки, так и стороны вторичной обмотки трансформатора. 
  • Каков принцип работы автотрансформатора?

     Автотрансформатор представляет собой однообмоточный трансформатор, работающий по закону электромагнитной индукции Фарадея. 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 однофазным и трехфазным. 

Посмотреть больше

Сборка и эксплуатация автотрансформатора

Номинальная мощность автотрансформатора выше, чем у эквивалентного двухобмоточного трансформатора. Автотрансформаторы ограничены их низким импедансом и отсутствием электрической изоляции между первичной и вторичной цепями.

 

Эксплуатация

Трансформаторы обычно содержат две независимые цепи. Сюда входят первичная обмотка, получающая энергию от источника, и вторичная обмотка, передающая энергию в нагрузку. Автотрансформатор — это трансформатор, в котором первичная и вторичная цепи имеют общую часть двух обмоток. Номинальная мощность автотрансформатора выше, чем у эквивалентного двухобмоточного трансформатора.

 

Конструкция

Автотрансформатор обычно состоит из одной обмотки с несколькими ответвлениями. Для понижающего приложения источник применяется ко всей катушке, которая действует как первичная. Нагрузка подключается через часть всей обмотки, как показано на рисунке. Часть, подключенная к нагрузке, действует как вторичная.

 

Рис. 1. Этот автотрансформатор повышает напряжение с помощью одной ответвленной обмотки с экономией меди. Изображение предоставлено All About Circuits

 

Генерируемое электромагнитное поле прорезает всю обмотку. Следовательно, индуцированное встречное напряжение действует на всю катушку, а расчетное значение вольт на виток получается на каждом витке всей катушки. Напряжение, доступное для нагрузки, меньше, чем напряжение источника, потому что на вторичной обмотке доступно меньше витков, чем на первичной.

 

Примечание

В соответствии со статьей 411 NEC® «Осветительные системы, работающие при напряжении 30 В или ниже», вторичная цепь должна быть изолирована от ответвленной цепи с помощью изолирующего трансформатора. Автотрансформаторы использовать нельзя.

Например, если понижающий автотрансформатор имеет 240 витков с источником напряжения 240 В, источник приложен ко всей катушке, а вольт на виток составляет 1 В/виток. Если вторичная обмотка используется для использования 120 витков, напряжение, доступное для нагрузки, составляет 120 В. Нагрузка подключена через всю катушку. Расчетное напряжение на виток снова получается на каждом витке всей катушки. В этом случае вторичное напряжение выше, чем напряжение источника, потому что на вторичной обмотке доступно больше витков, чем на первичной.

Например, если повышающий автотрансформатор имеет 240 витков, а напряжение источника 120 В подается только на 120 витков всей катушки, напряжение на виток катушки составляет 1 В/виток. Если вторичная обмотка отведена для использования всех 240 витков, напряжение, доступное для нагрузки, составляет 240 В.

 

Нагрузка двухобмоточной трансформаторной мощность, ВА, по напряжению, В. Например, если первичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 кВА (12 000 ВА) при 480 В, максимальный ток составляет 25 А (12 000 ÷ 480 = 25). См. рис. 2. Вторичная обмотка должна быть рассчитана на те же 12 кВА. Если вторичная обмотка рассчитана на 120 В, трансформатор предназначен для понижения напряжения с 480 В до 120 В и обеспечивает ток нагрузки 100 А (12 000 ÷ 120 = 100).

 

Рис. 2. Первичная и вторичная обмотки имеют одинаковую номинальную мощность.

 

Двухобмоточные автотрансформаторы

Автотрансформатор также может быть изготовлен из двухобмоточного трансформатора путем соединения двух обмоток в одну непрерывную обмотку. Когда отвод h3 подключен к отводу X2 на приведенном выше рисунке, обмотки соединены последовательно, и двухобмоточный трансформатор работает как автотрансформатор. Две обмотки находятся на одном сердечнике и соединены последовательно. Первичная и вторичная обмотки могут иметь ответвления, чтобы автотрансформатор мог работать как повышающий или понижающий трансформатор.

 

Загрузка автотрансформатора

Номинальная мощность автотрансформатора с одной катушкой выше, чем номинальная мощность отдельных обмоток эквивалентного двухобмоточного трансформатора. Когда тот же самый трансформатор подключается как автотрансформатор, соединяя h3 с X2, на нагрузку может подаваться больше мощности без превышения номинальной мощности обмоток.

Отдельные обмотки по-прежнему имеют тот же номинал, что и изначально, но теперь они соединены последовательно. Первоначальная первичная обмотка по-прежнему имеет ток 25 А, а исходная вторичная обмотка — 100 А. Первоначальные номинальные значения все еще соблюдаются.

Однако ток 25 А протекает через новое соединение от исходной первичной обмотки к ответвлению X2 исходной вторичной обмотки. См. рис. 3. 100 А индуцированного тока в исходной вторичной обмотке объединяются с 25 А, протекающими через первичную обмотку, и 125 А поступает на нагрузку. В результате преобразования двухобмоточного трансформатора в автотрансформатор мощность, доступная в нагрузку, увеличивается с 12 кВА до 15 кВА. Ток первичной обмотки протекает через нагрузку и увеличивает кВА, доступную для нагрузки.

 

Рис. 3. Ток в первичной обмотке и ток, наведенный во вторичной обмотке, объединяются и протекают через нагрузку.

 

Это показывает, что двухобмоточный трансформатор, подключенный как автотрансформатор, может отдавать в нагрузку большую мощность, чем двухобмоточный трансформатор. В качестве альтернативы, автотрансформатор с одной катушкой может быть разработан специально для данного приложения. Этот трансформатор с одной катушкой может быть меньше и дешевле, чем трансформатор с двумя обмотками.

 

Ограничения

Автотрансформаторы имеют ряд ограничений, препятствующих их широкому использованию в силовых цепях. Существенным ограничением автотрансформатора по сравнению с обычным трансформатором является его низкий импеданс. Еще одним ограничением является отсутствие изоляции между первичным и вторичным.

 

Низкий импеданс

Полное сопротивление автотрансформатора меньше, чем полное сопротивление двухобмоточного трансформатора. Например, двухобмоточный трансформатор может иметь импеданс около 3% от номинального первичного напряжения. При подключении по типу автотрансформатора те же обмотки имеют импеданс, равный 3% отношения разности первичных и вторичных напряжений к первичному напряжению. Приведенный импеданс рассчитывается следующим образом:

$${{Z}_{A}}=Z\times \frac{{{V}_{P}}-{{V}_{S}}}{{{V}_{P}} }$$

где

Z A = полное сопротивление автотрансформатора (в %)

Z = полное сопротивление двухобмоточного трансформатора (в %)

В P = первичное напряжение (в В)

В S

= вторичное напряжение (В)

Например, если первичное напряжение составляет 240 В, вторичное напряжение составляет 120 В, а полное сопротивление двухобмоточного трансформатора составляет 3 %, полное сопротивление автотрансформатора рассчитывается следующим образом:

$${{Z}_{A}}=Z\times \frac{{{V}_{P}}-{{V}_{S}}}{{{V}_{P}} }=3\%\times \frac{240-120}{240}=1,5\% $$

Серьезную проблему представляют собой короткие замыкания. Поскольку импеданс автотрансформатора ниже, чем у двухобмоточного трансформатора, при коротком замыкании протекает более высокий ток. См. рис. 4. Следовательно, автотрансформатор должен быть снабжен некоторым внешним последовательным импедансом, таким как импеданс других трансформаторов или реакторов или импеданс линий электропередач.

 

Рис. 4. Низкий импеданс автотрансформатора обеспечивает более высокий ток короткого замыкания, чем двухобмоточный трансформатор.

 

Отсутствие электрической изоляции

Автотрансформаторы делят часть обмоток между первичной и вторичной обмотками. Треугольная или зигзагообразная обмотка стандартных трансформаторов больше не используется. Следовательно, автотрансформаторы не в состоянии заблокировать поток переходных процессов и гармоник по всей трехфазной энергосистеме.

Во время неисправности может быть обрыв в общей части обмотки. В таком случае любой, кто соприкасается со вторичной обмоткой, подвергается первичному напряжению. Кроме того, первичка может заземлиться и установить высокое напряжение между одним из низковольтных проводников и землей. Если обмотка закоротит на землю, это повлияет на обе обмотки, и нагрузка может оказаться под высоким напряжением. См. рис. 5. Вся обмотка автотрансформатора должна быть спроектирована с уровнем изоляции, необходимым для максимального ожидаемого напряжения.

 

Рис. 5. Короткое замыкание первичной обмотки на землю может подвергнуть нагрузку полному напряжению.

 

Для очень больших автотрансформаторов стоимость дополнительной изоляции увеличивает стоимость автотрансформатора быстрее, чем уменьшение количества меди снижает стоимость. В определенный момент, обычно около 100 кВА или при соотношении витков около 4:1, становится дешевле использовать двухобмоточный трансформатор, чем автотрансформатор.

Вопросы и ответы по автотрансформаторам — Sanfoundry

Этот набор вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов (MCQ) посвящен «Автотрансформаторам».

1. Что из следующего является основным преимуществом автотрансформатора перед двухобмоточным трансформатором?
a) Уменьшаются гистерезисные потери
b) Экономия материала обмотки
c) Потери в меди незначительны
d) Потери на вихревые колебания полностью исключаются
View Answer

Ответ: b
первичная и вторичная обмотки расположены на одной обмотке. Таким образом, в случае автотрансформатора требуется очень меньше обмоточного материала для трансформатора.

2. Автотрансформатор дает эффективную экономию на меди и медных потерях, когда его коэффициент трансформации равен
а) Приблизительно равен единице
б) Меньше единицы
в) Больше единицы
г) Не может быть найден
Посмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Медь в автотрансформаторе /медь в двухобмоточном трансформаторе = 1- T2/T1. Это означает, что для автотрансформатора требуется меньшее количество меди, определяемое соотношением витков. Следовательно, если коэффициент трансформации приблизительно равен единице, то экономия меди хорошая и потери в меди меньше.

3. Общее количество обмоток автотрансформатора __________
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
Просмотреть Ответ

Ответ: a
Пояснение: Автотрансформатор – это специальный трансформатор, на который действует одна обмотка как первичный, так и вторичный. Таким образом, принимая во внимание соответствующую обмотку, получается переменное вторичное напряжение.

реклама

реклама

4. Автотрансформаторы особенно экономичны, когда _________
a) Коэффициент напряжения меньше 2
b) Коэффициент напряжения очень высокий
c) Коэффициент напряжения выше 2 в меньшем диапазоне
d) Может использоваться где угодно
Посмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Автотрансформатор экономичн где отношение напряжения меньше 2, и в этом случае электрическая изоляция двух обмоток не является существенной. Основными областями применения являются пускатели асинхронных двигателей, соединение высоковольтных систем при уровнях напряжения с коэффициентом менее 2, а также для получения источников питания с переменным напряжением (низкие уровни напряжения и тока).

5. Что из следующего неверно относительно автотрансформатора по сравнению с двухобмоточным трансформатором?
a) Меньшее реактивное сопротивление
b) Меньшие потери
c) Увеличенный ток возбуждения
d) Улучшенное регулирование напряжения
Просмотреть Ответ

Ответ: c
Объяснение: Автотрансформатор является усовершенствованной версией обычного трансформатора. Он имеет лучшее регулирование напряжения, более высокий КПД из-за меньших потерь, меньшее реактивное сопротивление и, следовательно, требует очень малого тока возбуждения.

6. Двухобмоточный трансформатор заданной мощности ВА при подключении в качестве автотрансформатора может выдержать ___________
а) Больше ВА
б) Меньше ВА
в) То же ВА
г) Не может быть найден
Посмотреть ответ

Ответ: а
Объяснение: Двухобмоточный трансформатор заданной мощности ВА при подключении в качестве автотрансформатора может работать с более высокой мощностью ВА. Это связано с тем, что в автотрансформаторном соединении часть ВА передается кондуктивно.

7. Когда коэффициент автотрансформации становится равным 1, какое из следующих утверждений верно?
a) ВА автотрансформатора становится намного больше ВА двухобмоточного трансформатора
b) ВА автотрансформатора становится намного меньше ВА двухобмоточного трансформатора
c) ВА автотрансформатора становится равным ВА двухобмоточный трансформатор
d) Не могу комментировать
Просмотреть Ответ

Ответ: a
Пояснение: мощность ВА автотрансформатора = [1/1-a] * ВА двухобмоточного трансформатора, таким образом, при коэффициенте трансформации автотрансформатор приближается к 1, получается очень высокое значение ВА автотрансформатора.

объявление

8. Автотрансформатор по сравнению с двухобмоточным аналогом имеет более высокий КПД.
a) Верно
b) Неверно
Просмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Потери в автотрансформаторе меньше, чем в двухобмоточном трансформаторе. Таким образом, для данного того же входа в автотрансформатор, что и у двухобмоточного трансформатора, больше выхода будет доступно на вторичной стороне.

9. Соотношение материала обмоток автотрансформатора и двухобмоточного трансформатора ______
а) 1-В 2 1
б) 1- Н 2 1
в) 1- В 2 2 9 1 и

N 1
d) 1- V 1 /V 2
View Answer

Answer: c
Explanation: G auto /G TW = 1- V 2 /V 1 , поскольку напряжение прямо пропорционально количеству витков, можно сказать, что значение также равно 1-N 2 /N 1 . Таким образом, можно написать G TW -G auto = 1/a’ * GTW = экономия материала проводника с использованием автотрансформатора.

реклама

10. При коэффициенте автотрансформации, стремящемся к единице, экономия материала проводника составит ___________
а) Стремится к 90% и более
б) Стремится к 0%
в) Затрудняюсь сказать
d) Останется исправить
View Answer

Ответ: a
Пояснение: G TW -G auto = 1/a’ * GTW = экономия материала проводника с использованием автотрансформатора. Таким образом, если а’=10, экономия составляет всего 10%, но при а’=1,1 экономия достигает 9%.0%. Следовательно, более экономично, когда передаточное отношение ближе к единице.

11. В каких режимах может передаваться мощность в автотрансформаторе?
a) Проводимость
b) Индукция
c) Проводимость и индукция
d) Затрудняюсь ответить
Просмотреть Ответ

Ответ: c
Пояснение: В двухобмоточном трансформаторе нет электрического соединения между первичной и вторичной обмотками. Итак, мощность передается по индукции. Но в автотрансформаторе есть общий электрический путь между первичной и вторичной обмотками. Таким образом, мощность передается как через процессы проводимости, так и через процессы индукции.

12. Двухобмоточный трансформатор 100/10, 50 ВА преобразуется в автотрансформатор 100/110 В. tКакой будет номинал автотрансформатора?
a) 500 ВА
b) 550 ВА
c) 100 ВА
d) 110 ВА
Посмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: Вторичный ток двухобмоточного трансформатора при номинальном напряжении питания = 50/10= 5 А
Таким образом, автотрансформатор также будет проводить такой же номинальный ток во вторичной обмотке, что дает выходную мощность 5*110= 550 ВА.

13. Для трансформатора 20 кВА с коэффициентом трансформации 0,4 какая общая мощность передается индуктивно?
a) 8 кВА
b) 12 кВА
c) 10 кВА
d) 50 кВА
Посмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: В автотрансформаторе мощность передается частично индуктивно и частично кондуктивно. Таким образом, из общей мощности индуктивно передаваемая мощность определяется как (1-k)*общая мощность= 0,6*20= 12 кВА.

14. Для трансформатора 20 кВА с коэффициентом трансформации 0,4 какая общая мощность передается кондуктивно?
a) 8 кВА
b) 12 кВА
c) 10 кВА
d) 50 кВА
Посмотреть ответ

Ответ: a
Пояснение: В автомобильном трансформаторе мощность передается частично индуктивно и частично кондуктивно. Таким образом, из общей мощности мощность, передаваемая кондуктивно, определяется как (k) * общая мощность = 0,4 * 20 = 8 кВА.

Sanfoundry Global Education & Learning Series – Transformers.

Чтобы попрактиковаться во всех областях Трансформеров, вот полный набор из более чем 1000 вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

Какие существуют типы трансформаторов?

Какие существуют типы трансформаторов?

Доступно несколько типов трансформаторов, которые можно использовать для бесчисленного множества различных применений в самых разных отраслях. Это включает в себя чувствительное электронное оборудование, тяжелое промышленное оборудование и требования к низкому и высокому напряжению. Различные типы трансформаторов включают:

  • Автотрансформаторы
  • Трансформаторы общего назначения
  • Промышленные трансформаторы управления
  • Isolation transformers 
  • Medium voltage control transformers 
  • Military transformers 
  • Power transformers 
  • Step down transformer 
  • Step up transformer 
  • Single phase transformer 
  • Three phase transformer 
  • Distribution transformer 
  • Current transformer 
  • Potential transformer
  • Измерительный трансформатор
  • Трансформатор с воздушным сердечником
  • Трансформатор с железным сердечником
  • Трансформатор с ферритовым сердечником.
  • Трансформатор с тороидальным сердечником.

    Автотрансформаторы

    Используемые как для повышающих, так и для понижающих устройств, автотрансформаторы содержат только одну обмотку, при этом часть катушки служит как первичной, так и вторичной обмоткой. Доступные в трехфазных и однофазных моделях, автотрансформаторы обычно используются в ситуациях с низким напряжением 600 вольт или меньше. Автотрансформаторы идеально подходят для приложений с низким напряжением, таких как пускатели асинхронных двигателей, и часто используются, когда входное напряжение необходимо повышать или понижать только с небольшими приращениями.

    Промышленные управляющие трансформаторы/Промышленные силовые трансформаторы

    Промышленные управляющие трансформаторы изменяют напряжение питания для электромагнитных устройств, таких как контакторы, соленоиды, реле и таймеры. При запуске большинству электромагнитных устройств требуется от 3 до 10 раз больше их нормального рабочего тока в течение 30-50 миллисекунд. Одно- и трехфазные промышленные управляющие трансформаторы SNC обеспечивают высокую степень стабильности вторичного напряжения, необходимую для этого периода, приспосабливаясь к мгновенным броскам тока, возникающим при запуске. Промышленные управляющие трансформаторы аналогичны управляющим силовым трансформаторам, но отличаются от силовых трансформаторов общего назначения.

    Изолирующие/изолирующие трансформаторы

    Изолирующий трансформатор – это трансформатор с изоляцией/барьером между первичной и вторичной обмотками. Физическое разделение первичной и вторичной обмоток позволяет принимать сигнал переменного тока от одного устройства и подавать на другое без электрического соединения двух цепей.

    «Изолирующий трансформатор» — это то же самое, что и изолирующий трансформатор, поскольку термины «изолирующий» и «изолирующий» являются взаимозаменяемыми и не обозначают два отдельных типа трансформаторов. Доступные в трехфазных и однофазных моделях, разделительные/изолирующие трансформаторы содержат две симметричные обмотки и преобразуют все поступающее напряжение, а не его часть.

    Трансформаторы управления среднего напряжения

    Трансформаторы управления среднего напряжения представляют собой однофазные трансформаторы, спроектированные и изготовленные для удовлетворения требований промышленных систем управления. Среднее напряжение обычно определяется как источник питания с номинальным напряжением от 5 кВ до 35 кВ, а управляющие трансформаторы среднего напряжения используются для понижения среднего напряжения до более низкого напряжения.

    Первичная обмотка среднего напряжения и вторичная обмотка, состоящая из трансформаторов среднего напряжения 120 В переменного тока, 60 Гц или 110 В переменного тока, 50 Гц, должны соответствовать IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) и IEC (Международная электротехническая комиссия) стандарты.

    Военные трансформаторы

    Созданные в соответствии со строгими военными стандартами, военные трансформаторы изменяют напряжение питания для рабочих компонентов в бортовых, космических, ракетных, корабельных и других военных приложениях.

    Повышающие и понижающие трансформаторы военного назначения имеют номинальную двойную частоту 50/60 Гц, позволяют получать входную мощность в диапазоне от 115 до 600 вольт и выдавать выходную мощность в диапазоне от 23 до 240 вольт.

    Несмотря на то, что существуют дополнительные требования, которым должны соответствовать некоторые военные трансформаторы в зависимости от области применения и спецификаций, военные трансформаторы SNC могут соответствовать жестким требованиям ITAR и DFAR, а также требованиям MIL-PRF-27 и MIL-STD-202.

    Силовые трансформаторы

    Силовой трансформатор соответствует трансформатору, который включает питание приложения, а не выключает питание или понижает напряжение. Доступные в виде однофазных и трехфазных трансформаторов, силовые трансформаторы представляют собой повышающие трансформаторы, используемые для приложений, требующих напряжения, превышающего входное напряжение.

    Различные типы трансформаторов, описание

    Для конкретных областей применения и промышленности требуется определенный тип трансформатора. Понимание различных типов трансформаторов имеет решающее значение для максимальной производительности и безопасности. Если у вас есть вопросы о различных типах трансформаторов SNC, свяжитесь с нами сегодня.

    Автотрансформатор, вариатор или диммерстат – Лучшее объяснение

    Автотрансформатор, также известный как вариак или диммерстат , представляет собой однообмоточный трансформатор с общей первичной и вторичной обмотками. Первичная и вторичная обмотки в них электрически не изолированы. Они дешевле, эффективнее и имеют лучшее регулирование напряжения, чем обычные трансформаторы. Они очень полезны в тех случаях, когда отношение напряжения меньше 2 и гальваническая изоляция обмотки не обязательна.

    Примечание. Термин «Авто» в слове «автотрансформатор» не относится к автоматическому изменению выходного напряжения.

    Содержание

    Конструкция

    Автотрансформатор состоит из трех частей: сердечника, обмотки и подвижного контакта – ручки.

    Сердечник

    Сердечник изготовлен из высококачественной холоднокатаной кремнистой стали с ориентированным зерном (CRGO) для минимизации потерь в сердечнике. Сердечник может быть многослойным, разъемным или тороидальным типа 9.0004

    Обмотка

    Как было сказано ранее, автотрансформаторы имеют один медный проводник, намотанный на сердечник, который действует как первичный и вторичный.

    Устройство с подвижной контактной ручкой

    В автотрансформаторах присутствует поворотный рычаг с угольной щеткой на конце и ручкой наверху. Угольная щетка скользит по обмоткам при вращении ручки. Плавная регулировка напряжения может быть достигнута с помощью скользящей щетки.

    В случае трехфазных автотрансформаторов три однофазных автотрансформатора располагаются друг над другом, как на картинке выше, и управляются одной ручкой.

    Работа автотрансформаторов

    Как упоминалось ранее, в автотрансформаторе одна обмотка служит как первичной, так и вторичной. Клеммы A и C действуют как входные (первичные), а клеммы E и C действуют как вторичные. Е соединен со скользящей угольной щеткой.

    Часть энергии передается между первичной и вторичной обмотками за счет проводимости, а остальная часть за счет индукции. На схеме, показанной ниже, пусть N p будет общим числом витков, намотанных на сердечник трансформатора, щетка перемещается в точку C, чтобы получить вторичные витки N с . V p и V s — напряжение, измеренное на первичном и вторичном токах соответственно. I p и I s — первичный и вторичный токи.

    Коэффициент трансформации напряжения и тока (коэффициент трансформации) такой же, как у двухобмоточного трансформатора.

    Количество витков между точками A и B равно N p , количество витков между A и C равно (N p -N s ). Поскольку все витки связывают один и тот же поток в сердечнике трансформатора,

    Коэффициент витков «а» можно изменять, перемещая угольную щетку по обмотке и изменяя положение точки С.

       

    Экономия меди в автотрансформаторе

    Медный проводник составляет большую часть стоимости изготовления трансформатора. Поскольку первичная и вторичная части автотрансформаторов имеют одну и ту же обмотку, можно добиться значительной экономии средств.

    Вес медной обмотки зависит от длины и толщины используемого проводника. Поэтому он пропорционален количеству витков меди, используемых в трансформаторе.

    Вес меди ∝ (длина кубического провода × площадь поперечного сечения кубического провода )

    Площадь поперечного сечения медного провода прямо пропорциональна величине тока, который он может проводить.

    Следовательно, вес меди, Н Н × I

    Масса меди (W AT ), необходимой для автотрансформатора, пропорциональна:

    W AT (N p – N s ).I 9 Ns 9024( p 9024) S — I P )

    (т. е.) W при N P .I P + NS.I S — 2N S . p .I p = Ns.I s ,

    W AT 2(N p – N s ).I p ——— Уравнение (1)

    Теперь рассчитаем вес меди (W TW ), необходимый для двухобмоточного трансформатора.

    W TW N P .I P + NS.I S

    С P .i P = NS.I 414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141. 2N p .I p ——— Уравнение (2)

    Деление уравнения (1) на уравнение (2),

       

    Это означает, что если соотношение витков равно 2, вес меди, необходимой для автотрансформатора, вдвое меньше, чем для двухобмоточного трансформатора.

    Подробнее : Коэффициент трансформации трансформатора

    Применение

    • Автотрансформаторы широко используются в лабораториях для получения переменного напряжения переменного тока для лабораторного оборудования.
    • Применяются для пуска асинхронных и синхронных двигателей.

    Преимущества и недостатки автотрансформаторов перед двухобмоточным трансформатором

    Преимущества

    • При той же номинальной мощности автотрансформатора требуется меньше меди и материала сердечника.
    • Кроме того, он требует меньше тока возбуждения, имеет омические потери и легче по сравнению с двухобмоточным трансформатором.
    • Автотрансформаторы имеют более высокий КПД и более низкий импеданс утечки, чем двухобмоточные трансформаторы.
    • Они имеют лучшую стабилизацию напряжения, чем двухобмоточные трансформаторы.

    Недостатки

    • Предпочтительны при коэффициенте напряжения менее 2.
    • Разрыв части обмотки, которая используется как первичная, так и вторичная, приведет к тому, что трансформатор будет действовать как катушка индуктивности, включенная последовательно с нагрузкой.
    • Автотрансформаторы не изолируют первичную и вторичную цепи. Следовательно, любые отказы в трансформаторе могут привести к подаче на нагрузку полного первичного напряжения.
    • Из-за меньшего импеданса ток короткого замыкания в автотрансформаторе выше, чем в двухобмоточном трансформаторе.

    Что такое автотрансформатор? — My Electric Sparks УЗНАТЬ

    Обновлено:

    Обязательно прочитать

    Что такое автотрансформатор?

    Что такое автотрансформатор

    Эта статья основана на всех темах, связанных с автотрансформатором. Эта статья, с другой стороны, представляет собой полное руководство по конструкции автотрансформатора, принципам работы, символам, методам использования, мерам предосторожности и т. д. Вы должны внимательно прочитать ее, чтобы не сделать ошибок.

    [lwptoc colorScheme=»dark»]

    Введение

    Поскольку мы знаем, что это современный век, и каждый год изобретается множество технологий, поэтому автотрансформатор является категорией электронных устройств, и он далее добавляется в подкатегорию. известны как электромагнитные приборы. Поскольку ясно сказано, что эта статья основана на автотрансформаторе, поэтому для лучшего понимания давайте сначала узнаем о , что такое автотрансформаторы и как они работают?

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЫЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА;

    Автотрансформатор — это электроприборы, которые подразделяются на электромагнитные устройства, принцип работы которых основан на взаимной индукции для передачи данных из одной цепи в другую.

                                                                   

    ВЗАИМНАЯ ИНДУКТИВНОСТЬ;

    Этот процесс происходит в электромагнитных устройствах. Принципы его работы основаны на магнитном поле. Когда две или более индуктивности объединяются магнитным полем, это называется взаимной индуктивностью.

    ПРИМЕР:

    ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР:

    Этот тип трансформатора является примером взаимной индуктивности, поскольку его принцип работы основан на 2-х катушках, известных как первичная и вторичная катушки.

    однофазный трансформатор

    РАБОТАЕТ:

    Когда питание подается, оно поступает на первичную катушку и создает магнитное поле. После этого магнитное поле первичной катушки объединяется или индуцируется во вторичной катушке. Вторичная катушка будет подключена к нагрузке и правильно подаст ток.

    ТИПЫ:

    Если трансформатор сконструирован для повышения напряжения до высокого уровня, то он называется «повышающий трансформатор».

    Повышающий трансформатор

    Таким же образом Если трансформатор предназначен для

    Понижения напряжения ⚡ до низкого уровня, то он известен как «понижающий трансформатор».

    Понижающий трансформатор

    Что такое автотрансформатор?

    Автотрансформатор — это электромагнитное устройство, в котором одна обмотка является общей как для первичной, так и для вторичной катушек.

    Из приведенных выше обсуждений мы пришли к выводу, что обычный трансформатор имеет две отдельные физические обмотки, которые затем соединяются магнитным полем, и это поле создается магнитным сердечником.

    Сначала первичная обмотка отдельно получает питание от источника питания, а вторичная обмотка работает как передача тока на выходную нагрузку.

    Но в случае автотрансформатора есть только одна обмотка, которая используется как первичная, так и вторичная обмотка. И использование слова «Авто» здесь означает, что подаваемое напряжение ⚡ будет автоматически регулироваться (либо увеличиваться, либо уменьшаться в зависимости от необходимости).

    Автотрансформатор обычно добавляют к тем электронным приборам, которые не требуют гальванической развязки между входом и выходом. Некоторые из популярных применений — промышленные и морские приборы. (Простое изображение автотрансформатора будет добавлено).

    Теория и конструкция автотрансформатора

    Существуют автотрансформаторы:

    1) Повышающий,

    2) Понижающий и

    3) Переменный автотрансформатор.

    Как мы знаем, передача подаваемого тока происходит индукцией, а подаваемого на нагрузку — проводимостью.

    ПЕРЕМЕННЫЙ АВТОТРАНСФОРМАТОР:

    Этот тип автотрансформатора чаще всего используется в лабораториях и на производстве, поскольку он вырабатывает переменное напряжение в широком диапазоне только от одного источника. Описание приведенного выше изображения приведено ниже:

    На приведенном выше изображении показаны типы автотрансформаторов. В ЧАСТИ A изображения выше прикреплены первая и вторая обмотки, а значение напряжения в первой и второй обмотках указано в виде коэффициента трансформации трансформатора.

    В ЧАСТИ B : На приведенной выше диаграмме часть B поясняется немного по-другому. Первая обмотка называется общей обмоткой, потому что у нее другой принцип работы, а другая называется последовательной обмоткой, потому что она присоединена к ней последовательно.

    Роль напряжения в автотрансформаторах на изображении выше (а) определяется следующим образом:

    V₂= Vc + Vse

    Но,

    Vc / Vse = Nc / Nse

    ===> V₂ = Vc + ( Nc /Nse) * Vc;

    А,

    V₁ = Vc

    ===> V₂ = V₁ + (Nc /Nse) * V1 = ((Nc +Nse)/ Nse) * V₁;

    Значение тока на каждой стороне автотрансформатора показано на изображении выше (а) и определяется как

    I₁ =Ic + Ise

    Но,

    Ic = (Nse/Nc) * Ise

    ===>  I₁ = Ise + (Nse/Nc) * Ise

    Но,

    I₂ = Ise

    ===> I₁ = I₂ * (1 + (Nse/Nc))

    все автотрансформаторы используют обмотку для передачи тока. Но в случае, если вместо автотрансформатора используется обычный трансформатор, он может управлять большей мощностью, чем исходный. Входная полная мощность автотрансформатора определяется выражением;

    Sin = V₁I₁

    , а выходная полная мощность определяется выражением

    Sout = V₂I₂.

    С помощью уравнения легко показать, что входная и выходная кажущиеся мощности равны.

    Sin = Sout = SIO

    В уравнениях SIO показана полная входная и выходная мощность и Их связь с током питания первичной и точной обмоток может быть получена из:

    Sw = VcIc = VSE * ISE

    Sw = V₁ * (I₁-I₂)

    Sw =V₁I₁ – V₁ I₂

    Sw = SIO * Nse / (Nse + Nc)

    Например, предположим:

    Автотрансформатор мощностью 500 кВА подключен к линии от 110 кВ до 138 кВ, поэтому соотношение значений Nc/Nse будет 110/28. После использования полученной формулы обмотки и полной мощности можно рассчитать фактические значения мощности, чтобы увидеть скорость мощности, прошедшей через обмотки.

    Sw = Sio x Nse / (Nse + Nc)

    Sw = (5000) x 28/ (28+110) = 1015 кВА . Это означает, что автотрансформатор может выдерживать в 5 раз большую мощность, а его мощность в 5 раз меньше, чем у обычного двухобмоточного трансформатора.

    Теперь для управления значением тока 1015 кВА разработан специальный медный провод. Если подаваемое напряжение равно 220, то полный ток будет равен

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

    Медный провод следует выбирать из таблицы размеров проводов SWG или AWG для точной плотности тока.

    Он также может иметь более одной точки врезки. Автотрансформаторы также используются для выдачи различных значений напряжения вдоль его обмотки.

    Автотрансформатор с несколькими точками ответвления

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

    Символы автотрансформатора

    Символ однофазного автотрансформатора

    3-фазный автотрансформатор символ

     

    Типы автотрансформаторов

    Существует 3 основных типа автотрансформаторов, классифицируемых на основе использования автотрансформатора:

     

    Автотрансформатор Step Up

    Принцип работы автотрансформатора основан на повышении значения напряжения до требуемого значения. Выходное напряжение зависит от коэффициента трансформации автотрансформатора.

    Как мы уже выяснили, каждый виток катушки индуктивности считается батареей. Если в выходной цепи больше петель, это означает, что вырабатывается большее переменное напряжение, чем на входе. Как упоминалось выше, когда выходная и входная подаваемая мощность равна, тогда для поддержания цели значение мощности будет уменьшено.

    Понижающий автотрансформатор

    Конструкция обоих автотрансформаторов одинакова, но они немного различаются по первичному и вторичному напряжению, так как значение первичного напряжения высокое, а значение вторичного напряжения низкое. Из-за этого он известен как понижающий трансформатор.

     

    Переменный автотрансформатор (набор вариака или диммера)

    Этот тип автотрансформатора в основном используется во многих приборах, но в некоторых случаях требуется изменение мощности выходного напряжения. Автотрансформатор этого типа прост в использовании и очень удобен, потому что его можно зафиксировать при любом напряжении питания, просто переключив ручку. Также их можно использовать вместо повышающего и понижающего автотрансформатора.

    Средняя часть известна как ручка, напряжение меняется при перемещении ручки. Он также может быть спроектирован с большим количеством отводов, когда это необходимо, и он также может работать в качестве регулятора напряжения переменного тока.

    Автотрансформатор данного типа может выдавать работу в качестве АРН после добавления к нему схемотехнических датчиков. Это также известно как набор Variac или диммер.

    Конструкция автотрансформатора

    В конструкции автотрансформатора ток протекает в противоположном направлении. Если первичный ток Ip течет в направлении одной обмотки, то вторичный ток Is будет течь в противоположном направлении. В результате обмотка, создающая вторичное напряжение Vs, значение вырабатываемой мощности будет разным как Ip, так и Is.

    В автотрансформаторах может быть построено более одной точки отвода для генерирования различных источников питания, в результате чего получается напряжение Vp, как показано на рисунке выше.

    Конструкция автотрансформатора

    Автотрансформатор состоит из одного медного провода, который используется как в первичной, так и во вторичной цепях. Медная проволока имеет не менее трех отводов из многослойного сердечника из кремнистой стали, так как проволока огибается многослойным сердечником из кремнистой стали. И первичная, и вторичная обмотки имеют одинаковую нейтральную точку.

    Конструкция лучше поясняется данной схемой. На приведенной выше диаграмме первичные терминалы постоянно фиксируются. Таким образом, вы можете сказать, что магнитно и электрически связаны первичная и вторичная обмотки.

                                                         Автотрансформаторное строительство

    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АВТОТРАНСФОРМАТОРА;

    Как мы уже говорили о том, что такое автотрансформаторы. Теперь вы, возможно, знаете, что это особая форма силового трансформатора, в котором используется только одна изолированная обмотка для повышения или понижения напряжения питания.

    Слово «авто» произошло от слова «автоматический», но здесь оно не выполняет никаких действий автоматически, скорее это слово показывает производительность одной медной катушки, которая работает в одиночку. Этот тип трансформаторов лучше всего выбирать для низковольтных ⚡ приборов.

    Применение автотрансформатора

    Автотрансформаторы могут использоваться в данных устройствах для различных целей, некоторые из этих целей;

    1:   Он используется в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором для обеспечения мощности от 50% до 60% статора для пусковой установки.

    2: Также используется для поддержания напряжения ⚡ в распределительном кабеле для питания кабелей.

    3: Автотрансформаторы в основном и широко используются в промышленности, например, на бумажных фабриках.

    4: Он также используется в аудиосистемах и железных дорогах.

    • В испытательных лабораториях используется электронной аппаратурой для испытаний.
    • Также используется для увеличения напряжения до желаемого уровня в фидерах переменного тока.

    Преимущества автотрансформатора

    • Потери уменьшаются для заданной мощности кВА.
    • Маленький размер и вес.
    • Благодаря своим размерам его можно закрепить где угодно.
    • Напряжение контролируется для обеспечения выдающихся характеристик.
    • Бюджет низкий.
    • Для пуска с низким потреблением тока.
    • Нет фиксированного значения напряжения. Автотрансформатор построен с медным металлическим сердечником, который требуется в меньшем количестве.
    • В обычном трансформаторе повышающее и понижающее напряжения фиксированы, в то время как в автотрансформаторе выходная мощность изменяется в соответствии с требованием

    Недостатки автотрансформатора

    • Нейтраль невозможна из-за одинаковой обмотки.
    • Как упоминалось выше, автотрансформатор работает как с электрическим, так и с магнитным процессом, поэтому для обеспечения безопасности требуются дополнительные требования к изоляции.
    • Не может использоваться для работ с высоким напряжением, так как любое нарушение первичного напряжения приведет к передаче всего питания на другую сторону. Следовательно, его нельзя использовать для источников высокой мощности.

    Сравнительная таблица

    Основание для различий Автотрансформатор Обычный трансформатор
    Определение Трансформатор, имеющий только одну обмотку, часть которой является первичной, а другая — вторичной. Это статическая машина, которая передает электрическую энергию от одного конца к другому без изменения частоты.
    Количество обмоток Автотрансформатор имеет только одну обмотку, намотанную на ламинированный сердечник Имеет две отдельные обмотки, т.е. первичную и вторичную обмотку.
    Символ
    Изоляция Первичная и вторичная обмотки электрически не изолированы. Первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга.
    Индукция Самоиндукция Взаимная индукция
    Размер Маленький Большой
    Передача мощности Частично путем преобразования и частично путем прямого электрического соединения. Через трансформацию
    Регулятор напряжения Лучше Хорошо
    Материал обмотки Меньше требуется Требуется больше
    Цепь Цепи первичной и вторичной обмотки соединены магнитным способом. Цепи первичной и вторичной обмотки соединены как электрически, так и магнитно.
    Соединение Зависит от врезки Подключить напрямую к нагрузке.
    Пусковой ток Уменьшение Уменьшается в 1/3 раза.
    Ток возбуждения Маленький Большой
    Экономичный Подробнее Меньше
    Стоимость Дешевле Более дорогой
    Эффективный Подробнее Меньше
    Поток рассеяния и сопротивление Низкий Высокий
    Полное сопротивление Меньше Высокий
    Стоимость Дешево Очень дорого
    Потери Низкий Высокий
    Выходное напряжение Переменная Константа.
    Приложения Использование в качестве пускателя в асинхронном двигателе, в качестве регулятора напряжения, на железных дорогах, в лаборатории. Используется в энергосистеме для повышения и понижения напряжения.

    Ключевое различие между автотрансформатором и трансформатором?

    1. Первое различие между этими двумя трансформаторами заключается в том, что в автотрансформаторах есть только обмотка, выполняющая функции первичной и вторичной катушек, в то время как в трансформаторе есть две отдельные обмотки для каждой катушки.
    2. Поскольку в автотрансформаторах одна обмотка, принцип ее работы основан на самоиндукции, а принцип работы трансформатора основан на взаимной индуктивности из-за двух отдельных катушек.
    3. При сравнении обоих размеров трансформатора автотрансформаторы меньше, чем трансформатор.
    4. Из-за небольшого размера автотрансформатора он используется чаще, чем обычный трансформатор.
    5.  В автотрансформаторах преобразование мощности происходит с первичной обмотки на вторичную, что позволяет избежать потери тока, в то время как в обычном трансформаторе передача мощности происходит между двумя отдельными катушками посредством подачи электроэнергии, что приводит к потере мощности.
    6. Автотрансформатор регулирует напряжение намного лучше, чем обычный трансформатор.
      • Изменение напряжения происходит при изменении напряжения вторичной клеммы с 0 на максимальное.
    7. Так как автотрансформатор выполнен с одной обмоткой. Таким образом, требуется проводник меньшего размера по сравнению с обычным трансформатором.
    8. Из-за одной обмотки автотрансформаторы не имеют надежной изоляции, в то время как обычный трансформатор электрически изолирован в целях безопасности.
    9. Когда на оба трансформатора подается одинаковое количество тока, значение пускового тока автотрансформатора будет меньше, в то время как значение пускового тока обычного трансформатора будет составлять 1/3 от подаваемого напряжения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.