Автотрансформаторы устройство и принцип действия. Автотрансформаторы: устройство, принцип действия и отличия от обычных трансформаторов

Что такое автотрансформатор и как он работает. Каковы основные отличия автотрансформатора от обычного трансформатора. Какие преимущества и недостатки имеют автотрансформаторы. Где применяются автотрансформаторы.

Что такое автотрансформатор и его основные особенности

Автотрансформатор — это разновидность трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки имеют не только магнитную, но и электрическую связь. Основные особенности автотрансформатора:

• Имеет одну общую обмотку вместо двух раздельных
• Часть витков обмотки является общей для первичной и вторичной цепи
• Позволяет плавно регулировать выходное напряжение
• Имеет более высокий КПД по сравнению с обычным трансформатором
• Применяется для небольших коэффициентов трансформации (до 5-6)

Устройство и принцип действия автотрансформатора

Конструктивно автотрансформатор состоит из следующих основных частей:

• Магнитопровод (сердечник) из электротехнической стали
• Общая обмотка из медного провода
• Отпайки от обмотки для регулирования напряжения
• Подвижный контакт для выбора отпайки
• Изоляция обмотки
• Выводы для подключения

Принцип действия автотрансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную часть обмотки в сердечнике возникает переменный магнитный поток. Он наводит ЭДС во всей обмотке, включая вторичную часть. Величина выходного напряжения зависит от числа витков между отпайками.

Основные отличия автотрансформатора от обычного трансформатора

Главные отличия автотрансформатора от трансформатора с двумя раздельными обмотками:

1. Наличие электрической связи между первичной и вторичной цепью
2. Одна общая обмотка вместо двух раздельных
3. Меньшие габариты и масса при той же мощности
4. Более высокий КПД (на 1-2%)
5. Возможность плавного регулирования напряжения
6. Отсутствие гальванической развязки цепей
7. Ограничение по коэффициенту трансформации (не более 5-6)

Преимущества и недостатки автотрансформаторов

Основные преимущества автотрансформаторов по сравнению с обычными трансформаторами:

• Меньшие габариты и масса
• Более высокий КПД
• Меньший расход материалов при изготовлении
• Возможность плавного регулирования напряжения
• Меньшая стоимость

Недостатки автотрансформаторов:

• Отсутствие гальванической развязки цепей
• Ограничение по коэффициенту трансформации
• Необходимость усиленной изоляции обмотки
• Возможность появления высокого напряжения на вторичной стороне при обрыве первичной цепи

Области применения автотрансформаторов

Автотрансформаторы широко применяются в различных областях техники:

• Для пуска асинхронных электродвигателей
• В качестве регуляторов напряжения в электросетях
• Для питания различных бытовых электроприборов
• В лабораторном электрооборудовании
• В системах освещения
• В сварочных аппаратах
• В блоках питания радиоэлектронной аппаратуры

Типы и разновидности автотрансформаторов

Автотрансформаторы классифицируются по различным признакам:

По числу фаз:

• Однофазные
• Трехфазные

По способу регулирования:

• С переключением отпаек
• С подвижным контактом (ЛАТРы)

По назначению:

• Силовые
• Измерительные
• Лабораторные

Принцип работы автотрансформатора с подвижным контактом (ЛАТР)

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) имеет следующие особенности работы:

1. Обмотка выполнена в виде тороидальной катушки
2. С одной стороны обмотка имеет неизолированный участок
3. По неизолированному участку перемещается подвижный контакт (щетка)
4. Перемещение контакта позволяет плавно менять коэффициент трансформации
5. Выходное напряжение регулируется от 0 до величины входного

Такая конструкция обеспечивает возможность плавного и точного регулирования выходного напряжения, что особенно важно в лабораторных условиях.

Особенности эксплуатации автотрансформаторов

При эксплуатации автотрансформаторов необходимо учитывать следующие особенности:

• Отсутствие гальванической развязки требует повышенного внимания к изоляции
• Нельзя допускать длительных перегрузок по току
• Необходим контроль температуры обмотки
• Следует избегать коротких замыканий на выходе
• Требуется периодическая проверка состояния изоляции
• Нужно следить за надежностью контактных соединений

Соблюдение этих правил обеспечит длительную и безопасную эксплуатацию автотрансформаторов.

Автотрансформаторы | Устройство и принцип действия

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

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

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

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

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

 

Устройство автотрансформатора

 

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

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

Устройство автотрансформатора достаточно наглядно показано на изображении ниже:

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

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

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

 

Обозначение автотрансформатора на схемах

 

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

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

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

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

 

Принцип работы автотрансформатора

 

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

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

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

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

 

Что происходит при подаче напряжения на автотрансформатор

 

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

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

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

 

Зависимость между обмотками у автотрансформатора, выражается следующей формулой:

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

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

Это доказывает нехитрый расcчет:

U1/w1 = U2/w2,

220 Вольт/18 Витков=U2/20 Витков,

U2 = 220*20/18 = 244.44В

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

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

 

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

 

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

 

Теперь давайте посмотрим, как изменится напряжения на оставшихся контактах.

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

Следуя той же формуле, рассчитываем напряжение:

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

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

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

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

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

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

 

ПРАВИЛО: Если коэффициент трансформации k>1 – то трансформатор понижающий, если же k1, то повышающий.

 

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

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

 

Изменение силы тока в автотрансформаторе

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

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

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

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

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

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

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

отличия от обычных трансформаторов, сфера применения

Для корректировки и изменения показателей напряжения в пределах маленьких значений используются автотрансформаторы. Устройство и принцип действия этих приборов основана 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
• Типы агрегатов
• Однофазные и трехфазные приборы
• Недостатки эксплуатации

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.

В преобразователях электромагнитного типа передача энергии между обмотками происходит благодаря возникновению магнитного поля, сосредоточенного внутри магнитопровода. Отличие автотрансформатора от трансформатора заключается в наличии еще и электрической связи. В момент установки уменьшенного тока в той части обмотки, которая является общей между двумя цепями, возникает увеличение или понижение напряжения. По мнению специалистов, такое устройство позволяет сэкономить сталь, сократив ее количество для создания магнитопровода с меньшим сечением.

Большинство других деталей в конструкции практически ничем не отличается от комплектующих трансформатора. Принцип функционирования агрегата заключается в следующем: в момент создания нагрузки по обмотке перемещается электрический поток, а по проводнику — ток первичный. Происходит геометрическое сложение двух потоков, в результате чего на обмотку выдаются совсем малые показатели.

Типы агрегатов

В зависимости от схемы автотрансформатора и других особенностей конструкции выделяют несколько разновидностей оборудования. Наиболее популярными являются 8 из них, остальные встречаются реже.

Каждый из них выбирается в соответствии с будущими условиями эксплуатации:

• АТД — оборудование с устаревшей конструкцией мощностью в районе 25 Вт.
• ВУ- 25-Б — позволяет уравнивать токи на вторичной обмотке, если используется схема дифференциальной защиты для силового трансформатора.
• ЛАТР-1 — лабораторный автотрансформатор, который может использоваться при 127 В.
• ЛАТР-2 — предназначен для бытовых сетей с напряжением 220 В, регулирует показатели напряжения контактом, который скользит по виткам обмотки.
• ДАТР-1 — разработан для функционирования в условиях невысокой нагрузки.
• РНО — предназначен для сетей с повышенной нагрузкой.
• АТНЦ — незаменимое оборудование в сфере телеизмерений.
• РНТ — оборудование, рассчитанное на максимально сильные нагрузки в сетях особого назначения.

Кроме того, классификация предполагает деление агрегатов на группы с малой мощностью (не более 1 кВ), средней мощностью свыше 1 кВ и силовые приборы. Использование автотрансформаторов позволяет повысить КПД в работе энергетических систем, а также уменьшить стоимость транспортировки энергии.

Однофазные и трехфазные приборы

В разных отраслях сегодня используются трехфазные и однофазные агрегаты. Последние представлены таким типом оборудования, как ЛАТР (лабораторные автотрансформаторы, рассчитанные на низковольтные сети). В линиях с повышенным напряжением используются понижающие автотрансформаторы, например, 220/100 и 220/110, в которых вторичная обмотка является частью первичной. В конструкциях повышающего типа первичная обмотка — это часть вторичного контура.

Схема автотрансформатора однофазного типа предполагает несколько отводов, которые ответвляются от основной катушки. Именно они и определяют понижающую или повышающую способность агрегата. В трехфазных конструкциях может быть два или три контура, а соединение обмоток напоминает по форме звезду. Они предназначены для работы нагревательных элементов в печах.

Аппараты, представленные с тремя обмотками, являются рабочими элементами высоковольтных сетей. Тип контакта предполагает соединения нулевого провода со звездой, что позволяет понизить напряжение, повысить КПД линии и уменьшить расходы на передачу энергии. Одним из недостатков является увеличение количества токов короткого замыкания.

Несмотря на то что автотрансформатор гораздо эффективнее и дешевле в эксплуатации, чем обычный трансформатор, в его использовании тоже могут возникать проблемы. Одним из серьезных недостатков является невозможность гальванической развязки обмоток.

Незначительный рассеивающийся электрический поток между обмотками может спровоцировать короткое замыкание при внезапных неисправностях и неполадках. Чтобы не спровоцировать нарушение функционирования агрегатов, вторичная и первичная обмотка должны иметь идентичные соединения.

В представленной системе затрудняется сохранение электромагнитного баланса, нормализовать который можно увеличением корпуса оборудования. При большой трансформации диапазона не получится существенная экономия энергоресурсов.

Принцип работы автотрансформатора и его конструктивные особенности не позволяют сделать систему с односторонним заземлением. При ремонте и устранении аварийных ситуаций персонал, обслуживающий оборудование, может подвергаться опасности из-за вероятности возникновения высшего напряжение и на низших обмотках. В таком случае установится соединение всех элементов с высоковольтной частью, а изоляция проводников может оказаться пробитой, что не допускается правилами безопасности.

Принцип работы, конструкция и применение

Автотрансформатор представляет собой однообмоточный трансформатор, работающий по принципу 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. Благодаря одной обмотке автотрансформаторы имеют меньшие потери, более эффективны и надежны. Отводя ответвления на вторичной стороне, можно получить широкий диапазон напряжений. В некоторых приложениях они также подключаются к преобразователям для выпрямления выходного переменного напряжения.

Что такое автотрансформатор?

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

Трансформатор

Когда переменное напряжение подается на первичную обмотку, оно индуцирует ЭДС в первичной обмотке из-за переменного характера магнитного поля, создаваемого из-за переменного тока и статических проводников. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, между полем и проводниками должно быть относительное смещение, и в этом случае поле переменное, а проводники постоянны. Из-за чего в первичной обмотке трансформатора индуцируется ЭДС.

ЭДС индукции в первичной обмотке создает переменный поток в первичной обмотке. Поток связывает вторичную обмотку трансформатора, проходя через сердечник трансформатора. Это называется взаимной индукцией. Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС. И исходя из числа витков вторичной обмотки вычисляется величина вторичной ЭДС индукции.

Принцип работы автотрансформатора

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

Автотрансформатор

ЭДС индукции в первичной обмотке создает поток, который называется потоком первичной обмотки. Этот поток связывает вторичную обмотку и наводит ЭДС на вторичной обмотке за счет взаимной индукции. Следовательно, ЭДС передается во вторичную обмотку. По количеству витков на вторичной стороне определяют величину ЭДС индукции.

Работающий автотрансформатор

Уравнение ЭДС для ЭДС индукции имеет вид

E=4,44∅Nf

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

E1/E2 =N1/N2 =k

Можно было видеть, что величина ЭДС индукции прямо пропорциональна числу витков. Если число витков на вторичной стороне больше, то автотрансформатор называется повышающим. Если на несколько витков меньше, он называется понижающим автотрансформатором. Также замечено, что в трансформаторах с двумя обмотками поток связывает вторичную обмотку через сердечник трансформатора. Электрическая связь между первичной и вторичной обмотками отсутствует. По этой причине трансформатор называют электрически изолированным, но магнитно-связанным устройством. Но для автотрансформатора есть электрическая изоляция. Там только одна обмотка. По этой причине автотрансформатор называется электрически и магнитно связанным устройством.

Природная ЭДС, индуцированная, как показано выше, является статической ЭДС. Если источник переменный, а проводники постоянны, в этом случае ЭДС естественного происхождения является ЭДС статического индуцирования. Если проводники вращаются, а магнитное поле постоянно, то ЭДС индукции является ЭДС динамической индукции. В трансформаторе и автотрансформаторе ЭДС индукции является статической ЭДС индукции. В случае генераторов постоянного тока ЭДС индукции является динамической ЭДС индукции. Для статической ЭДС направление тока определяется законом Ленца. В случае динамической ЭДС она определяется правилом правой руки Флеминга. Следовательно, в автотрансформаторе направление ЭДС индукции определяется законом Ленца.

Также в трансформаторах с двумя обмотками энергия от первичной обмотки к вторичной индуцируется посредством индукции, тогда как в автотрансформаторе энергия передается как индукцией, так и проводимостью. Следует отметить, что для индукции ЭДС на первичной стороне, в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, должно быть относительное изменение между магнитным полем и набором проводников. По этой причине мы получаем переменное напряжение на первичной стороне, которое носит переменный характер. Если подать постоянный ток, то автотрансформатор или двухобмоточные трансформаторы не будут работать из-за постоянного характера питания. Следовательно, мы говорим, что трансформатор не работает в постоянном токе. На самом деле из-за низкого сопротивления первичной обмотки при подаче постоянного тока из-за больших токов обмотка сгорит.

Свойства автотрансформатора

Свойства:

• Автотрансформатор представляет собой устройство с электрической и магнитной связью
• В автотрансформаторе мощность постоянная
• В автотрансформаторе общий поток постоянный
• В автотрансформаторе частота постоянна
• Напряжение и ток зависят от количества витков.
• Автотрансформатор также называют фазосдвигающим устройством
• Потери в автотрансформаторе меньше, чем в двухобмоточном трансформаторе за счет однообмоточного
• КПД автотрансформатора выше, чем у двухобмоточных трансформаторов
• Потери в железе и меди меньше, чем в автотрансформаторе.

Конструкция автотрансформатора

Трансформатор в основном состоит из двух частей

• Проводники
• Ядро

Проводники автотрансформатора изготовлены из меди. Они имеют низкое сопротивление. Медные жилы изолированы друг от друга. Материал, используемый для изоляции, представляет собой пропитанную бумагу, слюду и т. д. Изоляция также помогает уменьшить потери на вихревые токи. Обмотка намотана вокруг сердечника. Для трансформатора с одной обмоткой требуется меньше меди по сравнению с трансформатором с двумя обмотками.

конструкция автотрансформатора

Для передачи потока от первичной обмотки к вторичной используется сердечник. Сердечник состоит из магнитного материала, такого как кремнистая сталь, сталь CRGO и т. д. Сталь CRGO является наиболее эффективным материалом для сердечника, поскольку она имеет наименьшие потери на гистерезис. Роль сердечника заключается в передаче потока от одной части обмотки к другим частям.
Другими важными деталями, как показано на рис. 3, являются подшипники, щетки, клеммные колодки и т. д. Показанные детали используются для диммера, в основном используемого в лабораторных целях.

Преимущества и недостатки автотрансформатора

Преимущества

• Потери в автотрансформаторе меньше
• КПД автотрансформатора больше
• Потребность в меди меньше
• Требования к ядру меньше

Недостатки:

• Автотрансформаторы нельзя использовать для высоких напряжений. Поскольку любой разрыв в первичной обмотке приведет к полному первичному напряжению на вторичной стороне, его нельзя использовать для высоких напряжений
• Требуется дополнительная изоляция. Поскольку автотрансформатор имеет как электрическую, так и магнитную связь, требования к изоляции выше.
• Из-за общей обмотки подключение нейтрали затруднено.

Применение автотрансформаторов

Ниже приведены области применения автотрансформаторов.

• Автотрансформаторы для пуска асинхронных двигателей
Автотрансформаторы
• используются для регулирования напряжения
• Автотрансформаторы используются в лабораторных целях.
• Автотрансформаторы используются во многих отраслях промышленности, таких как бумажные фабрики, фабрики и т. д.

Часто задаваемые вопросы

1). Работает ли автотрансформатор в DC

Нет, автотрансформатор не может работать в DC

2). У автотрансформатора две обмотки?

Нет, автотрансформатор имеет только одну обмотку

3). Является ли автотрансформатор электрически изолированным устройством?

Нет, автотрансформатор – это электрически и магнитно связанное устройство.

4). КПД автотрансформатора больше двухобмоточного трансформатора?

КПД автотрансформатора больше двухобмоточного трансформатора

5). Используем ли мы автотрансформаторы для высоковольтных приложений?

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

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше об автотрансформаторном пускателе.

Таким образом, это все об автотрансформаторах, таких как работа, конструкция, преимущества и недостатки. В основном используемые для запуска асинхронных двигателей и лабораторных целей, автотрансформаторы имеют КПД до 98%. Они прочны для применения, требуют меньшего обслуживания и имеют больший срок службы. Вот вопрос к вам, почему автотрансформаторы не подходят для приложений высокого напряжения?

Принцип работы автотрансформатора

— руководство по электротехнике

Трансформатор

Принцип работы и конструкция автотрансформатора аналогичны обычным двухобмоточным трансформаторам. Однако он отличается тем, как взаимосвязаны первичное и вторичное.

В двухобмоточном трансформаторе первичная и вторичная обмотки только магнитно связаны общим сердечником, но полностью изолированы друг от друга. Но в случае автотрансформатора обмотки соединены как электрически, так и магнитно.

Принципиальная схема автотрансформатора представлена ​​на рисунке ниже. Когда однофазное питание переменного тока подключено между клеммами A и D, а выход снимается с клемм C и E, этот автотрансформатор будет работать как понижающий трансформатор.
 
Поскольку количество витков в обмотке между клеммами A и D (т. е. первичной обмоткой) больше, чем количество витков в обмотке между клеммами C и E (т. е. вторичной обмоткой).
 

С другой стороны, когда однофазный источник переменного тока подключается между клеммами B и D, а выход снимается с клемм C и E, тот же автотрансформатор будет работать как повышающий трансформатор.

Поскольку количество витков в обмотке между клеммами B и D (т. е. первичной обмоткой) меньше, чем количество витков в обмотке между клеммами C и E (т. е. вторичной обмотки). Мы можем вносить небольшие изменения в выходное напряжение, беря выходное напряжение с разных выводов автотрансформатора.

Ток на участке обмотки автотрансформатора, общем для обеих обмоток (CD), минимальный ( I ₁ – I ₂ ). Следовательно, площадь поперечного сечения этого провода обмотки минимальна.

Электрически преобразованная энергия в автотрансформаторе

В автотрансформаторе энергия преобразуется в нагрузку двумя способами: электрическим и магнитным (или индуктивным). Можно доказать, что

индуктивно преобразованная мощность = входная мощность (1 − K)
и мощность, преобразованная электрически = K × входная мощность

Экономия меди в автотрансформаторе

Очевидно, что вес меди, необходимой для автотрансформатора, будет меньше веса обычного двухобмоточного трансформатора. Математически можно доказать, что масса меди, необходимая для автотрансформатора (W _a ), будет равна: Вт _a
= Вт _o − (1 − K) Вт _o = кВт _o
 
∴ Экономия = K × Вт _o
 
Где W _a = масса меди в автотрансформаторе,
W _o = масса меди в обычном трансформаторе,
K = коэффициент трансформации.
 
Понятно, что сбережения будут увеличиваться по мере того, как K приближается к единице.

Преимущества | Недостатки | Применение автотрансформатора

Преимущества автотрансформатора

• Может быть получено постоянно изменяющееся напряжение.
• Требуется меньше меди, и он более эффективен, чем двухобмоточный трансформатор того же номинала.

Недостатки автотрансформатора : Если обмотка (CE) обрывается (разомкнутая цепь), действие трансформатора прекращается и на выходе появляется полное первичное напряжение. Это может быть вредно для нагрузки, когда мы используем автотрансформатор в качестве понижающего трансформатора.

Вот почему автотрансформатор используется только для небольших изменений выходного напряжения при использовании в качестве понижающего трансформатора.
 
Еще один существенный недостаток автотрансформатора заключается в том, что вторичная обмотка электрически не изолирована от первичной. Когда мы используем его в качестве понижающего трансформатора, вторичная обмотка может привести к сильному поражению электрическим током, даже если она создает очень маленькое напряжение (скажем, 25 В). Потому что он электрически не изолирован от сети (т.е. подключен к сети).
 
Чтобы лучше понять эти понятия, предположим, что мы хотим получить питание 30 В переменного тока от сети 220 В. Мы можем получить питание 30 В переменного тока, используя понижающий трансформатор 220/30 В или автотрансформатор 220/30 В. Но последнего варианта обычно избегают, потому что:

• Экономия в меди будет очень небольшой.
• При возникновении какой-либо неисправности на клеммах вторичной обмотки появится напряжение 220 В, что приведет к выходу из строя устройств, подключенных к вторичной обмотке.
• Когда наша система работает правильно, т.е. подает питание 30 В, даже если кто-либо прикоснется к клемме вторичной обмотки трансформатора (30 В), в некоторых ситуациях может получить сильный удар электрическим током, потому что он не изолирован от сети.

В то время как, когда мы используем понижающий трансформатор, мы можем легко коснуться клеммы вторичной обмотки рабочего трансформатора, потому что его уровень напряжения очень низкий (30 В), а его первичная и вторичная обмотки полностью электрически изолированы друг от друга.

То есть отсутствует электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. Мощность передается от одного контура ко второму только магнитным потоком.

Применение автотрансформатора

Автотрансформаторы используются

• в качестве пускателей для асинхронных двигателей и синхронных двигателей, которые известны как пускатели с автотрансформаторами.
• в лабораториях для получения непрерывно изменяющегося напряжения.
• в стабилизаторах напряжения в качестве регулирующих трансформаторов.
• в качестве пускового трансформатора для повышения напряжения в фидерах переменного тока.

 
Спасибо, что прочитали о принципе работы автотрансформатора.
 

Трансформатор | Все сообщения

• Принцип работы однофазного трансформатора
• Идеальный трансформатор
• Строительство трехфазного трансформатора
• Типы трансформаторов
• Эквивалентное сопротивление и реактивное сопротивление трансформатора
• Эквивалентная схема однофазного трансформатора
• Потеря мощности в трансформаторе
• Испытание однофазного трансформатора на разомкнутую цепь
• Испытание на короткое замыкание однофазного трансформатора
• КПД трансформатора
• Регулировка трансформатора
• Автотрансформатор
• Измерительные трансформаторы
• Полярность обмоток трансформатора
• Значение векторной группы трансформатора
• Конструкция реле Бухгольца | Рабочий
• Почему нельзя открывать вторичную обмотку трансформатора тока
• Испытание трансформаторного масла на диэлектрическую прочность
• Процесс удаления влаги из трансформатора

© https://yourelectricalguide.