Чем отличается устройство трансформатора от автотрансформатора. Каковы особенности их конструкции и принципа действия. В чем преимущества и недостатки каждого типа. Где применяются трансформаторы и автотрансформаторы.
Принцип работы трансформатора и автотрансформатора
Трансформатор и автотрансформатор — это устройства для преобразования переменного напряжения. Однако принцип их работы имеет существенные отличия:
- Трансформатор имеет как минимум две гальванически развязанные обмотки — первичную и вторичную. Между ними существует только магнитная связь через сердечник.
- Автотрансформатор имеет одну обмотку с отводами. Часть обмотки является общей для первичной и вторичной цепей.
Как работает трансформатор? При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в сердечнике возникает переменный магнитный поток. Он наводит ЭДС во вторичной обмотке. Величина напряжения на выходе зависит от соотношения числа витков обмоток.
В автотрансформаторе часть энергии передается за счет электрической связи между входом и выходом. Это позволяет уменьшить габариты и повысить КПД по сравнению с обычным трансформатором той же мощности.
Конструктивные особенности трансформатора и автотрансформатора
Основные отличия в конструкции трансформатора и автотрансформатора:
- Трансформатор имеет две или более отдельных обмоток, намотанных на общий магнитопровод.
- Автотрансформатор содержит одну обмотку с отводами. Часть витков является общей для первичной и вторичной цепей.
- В трансформаторе обмотки изолированы друг от друга. В автотрансформаторе есть электрическое соединение входа и выхода.
- Автотрансформатор имеет меньшие габариты и массу по сравнению с трансформатором той же мощности.
Преимущества и недостатки трансформатора
Рассмотрим основные достоинства и недостатки обычного трансформатора:
Преимущества трансформатора:
- Гальваническая развязка первичной и вторичной цепей
- Высокая электрическая прочность изоляции между обмотками
- Возможность получения любого коэффициента трансформации
- Широкий диапазон мощностей и напряжений
- Высокая надежность
Недостатки трансформатора:
- Большие габариты и масса
- Высокая стоимость из-за большого расхода материалов
- Более низкий КПД по сравнению с автотрансформатором
- Большие потери холостого хода
Достоинства и недостатки автотрансформатора
Автотрансформатор имеет ряд преимуществ и ограничений в применении:
Преимущества автотрансформатора:
- Меньшие габариты и масса
- Более высокий КПД
- Меньшая стоимость
- Меньшие потери холостого хода
- Возможность плавного регулирования напряжения
Недостатки автотрансформатора:
- Отсутствие гальванической развязки
- Опасность пробоя изоляции и попадания высокого напряжения на низковольтную сторону
- Ограничение по коэффициенту трансформации (обычно не более 2-3)
- Необходимость заземления нейтрали
Области применения трансформаторов и автотрансформаторов
Где используются трансформаторы и автотрансформаторы?
Применение трансформаторов:
- Силовые трансформаторы в энергосистемах
- Распределительные трансформаторы в электрических сетях
- Понижающие трансформаторы в электроустановках зданий
- Импульсные трансформаторы в электронике
- Измерительные трансформаторы тока и напряжения
Применение автотрансформаторов:
- Мощные автотрансформаторы связи в энергосистемах
- Регулировочные автотрансформаторы на подстанциях
- Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТР)
- Бытовые стабилизаторы напряжения
- Пусковые автотрансформаторы для электродвигателей
Сравнение эффективности трансформатора и автотрансформатора
Автотрансформатор имеет более высокий КПД по сравнению с обычным трансформатором той же мощности. Это объясняется следующими факторами:
- Меньшие потери в обмотках из-за меньшего количества витков
- Меньшие потери в магнитопроводе за счет уменьшения его габаритов
- Часть мощности передается за счет электрической связи, а не через магнитное поле
Чем меньше коэффициент трансформации, тем выше эффективность автотрансформатора. При коэффициенте близком к единице КПД может достигать 99.5%.
Особенности выбора между трансформатором и автотрансформатором
На что следует обратить внимание при выборе между трансформатором и автотрансформатором?
- Требуется ли гальваническая развязка цепей?
- Какой коэффициент трансформации необходим?
- Есть ли ограничения по габаритам и массе?
- Важна ли высокая эффективность?
- Требуется ли регулирование напряжения?
- Какие условия эксплуатации предполагаются?
Автотрансформатор предпочтителен при небольших коэффициентах трансформации и отсутствии требований к электрической изоляции цепей. Трансформатор применяют, когда нужна гальваническая развязка или большой коэффициент трансформации.
Перспективы развития трансформаторов и автотрансформаторов
Основные направления совершенствования трансформаторов и автотрансформаторов:
- Применение аморфных и нанокристаллических материалов для магнитопроводов
- Использование высокотемпературных сверхпроводников для обмоток
- Внедрение цифровых систем мониторинга и диагностики
- Разработка «умных» трансформаторов с возможностью адаптации к режимам работы сети
- Создание компактных трансформаторов с элегазовой изоляцией
Эти инновации позволят повысить эффективность, надежность и управляемость трансформаторного оборудования в энергосистемах будущего.
В чем разница между трансформатором и автотрансформатором? — статьи компании ПрофЭнергия
Трансформаторы являются довольно разнообразной группой оборудования, имеющей существенные внутренние различия по назначению и конструктивным особенностям. Кроме того, работа различного оборудования требует различного напряжения. Существуют средние значения. Которые учитываются при составлении технического допуска на подключение. Например, домашние бытовые приборы рассчитаны на 220, а то и на 110 В. А вот оборудование промышленного типа использует 380 В. Для них предусмотрены свои варианты, более легкие и недорогие. Но прежде чем решиться на использование, следует знать в чем разница между трансформатором и автотрансформатором.
Содержание
- Для чего снижают напряжение?
- Что представляют собой оба устройства?
- В чем отличия трансформатора от автоварианта?
- Для чего используются автотрансформаторы?
- Типы защиты автотрансформаторов
- Ограничения в использовании автотрансформаторов
Для чего снижают напряжение?
Передача электроэнергии на дальние расстояния требует высоких показателей напряжения, в противном случае потери при транспортировке энергии сделают процесс нерентабельным. Но, чтобы использовать электроэнергию в промышленных и, тем более, бытовых целях, требуется ее снижение. Делается это постепенно, благодаря системе трансформаторов, а также их более мобильных аналогов — автотрансформаторов.
Несмотря на то, что все приборы такого типа призваны преобразовать исходное напряжение до желаемого, трансформаторы можно разделить на два типа. Первые — повышающие — увеличивают напряжение, поддерживая его на достаточном уровне для продолжения транспортировки или для использования в промышленных целях. Вторые — понижающие — напротив, снижают напряжение, позволяя использовать энергию в бытовых целях.
Что представляют собой оба устройства? ↑
Любой трансформатор — это прибор статического типа, который преобразует переменный ток, частоту, а также число фаз. Это устройство включает в себя две или больше обмоток, которые наматываются на один для всех сердечник из стали. Одна из обмоток обязательно должна быть подключена к источнику переменного тока. Остальные могут быть соединены с конечными потребителями.
В результате между ними наблюдается как электромагнитная, так и электрическая связи. Дополнительно обмотка автотрансформатора оснащена тремя и более выводами, то есть имеется возможность подключаться к разным выводам и, соответственно, получать разные значения напряжения.
В основе принципа работы лежит небезызвестная электромагнитная индукция. Проще говоря, меняющийся при прохождении через обмотку магнитный поток образует в ней электродвижущую силу.
Такой тип трансформаторов прекрасно подходит для смены напряжения в сравнительно малом диапазоне.
В чем отличия трансформатора от автоварианта? ↑
Разница между трансформатором и автотрансформатором — это число обмоток. Больше — у трансформаторов, автотрансформаторы имеют всего один экземпляр.
Очевидные плюсы автовариантов обнаруживаются при применении в сетях с уровнем напряжения от 150 кВ и более. Эти приборы дешевле, да и потери в обмотках у них на порядок меньше. Размером автотрансформаторы тоже уступают своим статичным аналогам.
Помимо этого, у автотрансформаторов гораздо выше коэффициент полезного действия. Такое возможно благодаря частичному преобразованию мощности. Стоимостные преимущества же обосновываются меньшим расходом материалов, а соответственно, меньшей массой и большей компактностью.
Что касается минусов автотрансформаторов, то к ним можно отнести отсутствие электроизоляции между обмотками электрической изоляции. Для промышленного применения это не играет никакой роли, там всегда наличествует заземляющий провод. А вот в быту их применение опасно.
Можно сказать, что трансформаторы более универсальны в использовании и имеют широкий диапазон применения, в отличие от автотрансформаторов.
Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!
Если хотите заказать обслуживание трансформаторных подстанций или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34.
Для чего используются автотрансформаторы? ↑
Область применения и принцип использования трансформаторов широко известны, а для каких целей можно использовать автовариант? Самое распространенное направление — это плавный ход регулировки напряжения в сети и тока в самой системе электроснабжения.
Когда коэффициент трансформации находится в диапазоне единицы, тогда энергия поступает к конечному потребителю полностью.
Регулировка устройств возможна благодаря секционированной обмотке в автотрансформаторе. Кстати, именно по причине простоты конструкции обмотки этот тип трансформирующих устройств имеет высокий уровень ремонтопригодности. Если он вышел из строя, вам будет достаточно сменить обмотку и устройство снова готово к работе. Перемотать ее можно даже вручную. Не используя дополнительных приспособлений.
Типы защиты автотрансформаторов ↑
Автотрансформаторы более надежны в эксплуатации, чем обычные устройства трансформации, а все благодаря тому, что в них полностью отсутствуют вращающиеся части.
Но и с ними могут произойти нарушения, которые закончатся поломкой. Чтобы этого не произошло в автотрансформаторе предусмотрена специальная защита. Суть ее в том, что при любых перегрузках устройство подает соответствующий оповещающий сигнал, а если прибор выйдет из строя, срабатывает автоматическое отключение. Защита автотрансформатора делится на несколько видов:
- дифференциальная, предотвращающая поломку из-за проблем с обмоткой;
- токовая отсечка, корректирующая неполадки с ошинковками и вводами;
- максимальная токовая защита, срабатывающая при повреждении самого устройства;
- газовая, оповещающая о выделении газа или снижении уровня масляной жидкости;
- защита от возможных замыканий и перегрузок.
Ограничения в использовании автотрансформаторов ↑
Этот тип устройств нельзя использовать в случаях, когда:
- есть подозрение на возгорание изоляции;
- неполадки в соединителях;
- явные шумы и вибрация;
- трещины и сколы на корпусе.
Ни в коем случае не рекомендуется к устройству этого типа подключать любые электродвигатели, потребляющие более 70 процентов предельного тока расчетной нагрузки самого автотрансформатора.
Подключать имеющиеся выходные клеммы электропитанию также категорически не рекомендуется.
Отличие автотрансформатора от трансформатора, преимущества и недостатки
Трансформаторы и автотрансформаторы используются для повышения или понижения уровня напряжения. Но почему для одной и той же цели используются, казалось бы, разные устройства? В чем их принципиальные различия и сходства?
Виды трансформаторов
Cодержание
ОпределенияДавайте дадим определения этим двум устройствам:
Трансформатор
Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, включающее в свою конструкцию две или более индуктивно связанных обмоток, намотанных на магнитопровод и предназначенное для преобразования переменного напряжения одной величины в другое без изменения величины передаваемой мощности.
Главная особенность трансформатора состоит в том, что первичная и вторичная обмотки в нем гальванически развязаны (то есть нет прямого электрического контакта), между ними есть только магнитная связь. Схематично это выглядят так:
Схема трансформатора
Областей, в которых используются трансформаторы очень много: электроэнергетические системы, системы электроснабжения городов и предприятий, электронная техника и многие другие. Наиболее мощные трансформаторы используются в электроэнергетических системах. Как правило, в таких системах используют классы напряжения 750 кВ, 500 кВ, 220 кВ, 110 кВ. В сетях городов и промышленных предприятий преобладают классы напряжения 35 кВ, 10 кВ, 6 кВ, иногда 20 кВ. В электронных устройствах могут применяться различны классы напряжения: 110 В, 45 В, 5 В и многие другие.
Существуют понижающие и повышающие трансформаторы. Применительно к электроэнергетическим системам, понижающие трансформаторы устанавливаются на узловых, проходных, тупиковых понижающих подстанциях, на главных понизительных подстанциях предприятий и городских сетей.
На трансформатор такой подстанции приходит высокое напряжение, а уходит с него низкое напряжение. Например, на силовые трансформаторы узловой подстанции приходит напряжение 500 кВ, а уходит напряжение 220 кВ.
Повышающие трансформаторы работают в составе распределительных устройств электростанций, повышая напряжение от 6, 10, 18 или 24 кВ (так называемые генераторные напряжения) до напряжений, характерных для энергосистем (35-750 кВ)
Трансформатор
Трансформаторы могут быть двух или трехобмоточными. У двухобмоточного трансформатора два класса напряжения – высший и низший, например, 110/6 кВ, а у трехобмоточного трансформатора три класса напряжения: высший, средний и низший, например, 110/35/6 кВ.
Автотрансформатор
Автотрансформатор — тип трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки электрически соединены между собой. При этом одна обмотка имеет не менее трех выводов, соединив их можно получить напряжения разных классов.
Схематично их можно представить следующим образом:
Схема автотрансформатора
Следует подчеркнуть, что автотрансформаторы не имеют гальванической развязки, то есть в аварийной ситуации (пробое) первичное высокое напряжение вполне может быть подано на низкую сторону, что выведет из строя все устройства, подключенные в качестве нагрузки к низкой стороне.
Автотрансформаторы бывают с фиксированным и регулируемым выходным напряжением. Регулируемые версии включают такие продукты, как лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)
Автотрансформаторы, также, как и трансформаторы могут быть как понижающими, так и повышающими. В электроэнергетических системах автотрансформаторы зачастую применяются на мощных подстанциях по причине меньшей материалоемкости в сравнении с трансформаторами аналогичной мощности.
Количество обмоток в автотрансформаторе напрямую связано с количеством фаз. Другими словами, если нам нужен автотрансформатор в однофазной сети, то он будет однообмоточный, если в трехфазной сети, то трехобмоточный.
Кратко о принципе действия
Примечание. Далее мы рассмотрим так называемые идеальные трансформаторы, где падением напряжения можно пренебречь. Это означает, что выполняется следующее равенство U1 = E1 и U2 = E2.
Кратко расскажем о принципах работы этих двух устройств.
Итак, как мы знаем, трансформатор имеет как минимум пару обмоток, которые намотаны на сердечник и изолированы друг от друга.
Обозначение обмоток трансформатора
Если на первичную обмотку подать переменное напряжение от сети или от другого источника тока, то протекающий в ней ток создает магнитное поле, поток вектора магнитной индукции этого поля сцепляется с витками вторичной обмотки, наводя в ней напряжение. Магнитопровод служит усилителем магнитного поля, в силу своей хорошей магнитной проводимости.
В этом случае разность напряжений между первичной и вторичной обмотками находится по соотношению их витков (коэффициент трансформации).
Uп/Ud=n1/n2
Где n1,n2 – количество витков на первичной и вторичной обмотке соответственно
Теперь скажем несколько слов об автотрансформаторе.
Электромагнитная схема автотрансформатора
Схема понижающего автотрансформатора построенного из обычного трансформатора
Предположим, что к виткам W1 обмотки автотрансформатора подключен источник переменной энергии, а к виткам W2 подключен потребитель.
При протекании переменного тока в обмотке автотрансформатора образуется переменный магнитный поток, который формирует в обмотке электродвижущую силу, находящуюся в прямой зависимости от числа витков.
Это означает, что части обмотки, где витки W1, образованы U1 и, следовательно, где W2 образованы U2.
Коэффициент трансформации для автотрансформатора определяется по тому же принципу, что и для обычного трансформатора, с помощью следующего уравнения:
К = U1/U2 = W1/W2
Существенные отличия начинаются при рассмотрении протекающих токов.
Так как у нас подключена нагрузка, то в части обмотки с числом витков W2 образуется ток I2.
В верхней половине обмотки, где количество витков (W1-W2), протекает ток I1, который будет значительно отличаться от тока, протекающего в нижней обмотке (W2). В нижнюю обмотку протекает результирующий ток, который, согласно правилу Ленца, будет равен I2-I1.
А это значит, что в части обмотки, с которой подается напряжение к потребителю, ток будет значительно меньше, чем в токе в нагрузке, то есть выражение верно.
I 2- I 1<< I 2
Этот эффект позволяет значительно удешевить саму обмотку, что снижает себестоимость изделия.
Преимущества и недостаткиПреимущества и недостатки автотрансформатора
Итак, сначала давайте рассмотрим преимущества и недостатки автотрансформатора.
| Достоинства и недостатки автотрансформатора | |
|---|---|
| Достоинства (Данные достоинства актуальны только при условии что коэффициент трансформации K≤2) | Недостатки |
| Меньший расход стали при производстве сердечника | Для нормальной работы требуется глухозаземленная нейтраль, что приводит к увеличению токов к.з. |
| Меньший расход меди при производстве обмоток | Электрическая связь стороны ВН со стороной НН требует усиления изоляции между обмотками и корпусом |
| Меньшие габариты конструкции | Электрическая связь повышает опасность попадания ВН на сторону НН |
| Высокий КПД до 99% | |
| Меньшие потери на обмотках и магнитопроводе | |
| Часть электроэнергии передается за счет электрической связи | |
Теперь давайте узнаем о преимуществах и недостатках трансформатора
| Достоинства и недостатки трансформатора | |
|---|---|
| Достоинства | Недостатки |
| Присутствует гальваническая развязка, что гарантирует непопадания высокого напряжения ВН на НН | Высокий расход меди при производстве катушек |
| Высокая степень надежности | Высокий расход стали при производстве сердечника |
| Простота конструкции | Высокая стоимость производства |
| Эффективная эксплуатация в любой режим нагрузки (в том числе быстрый запуск из выключенного состояния на полную мощность) | |
Классический трансформатор можно встретить практически везде: от самой обычной зарядки до огромных электростанций на крупных высоковольтных станциях.
Автотрансформаторы также довольно распространены. Хорошо известен лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), но силовые автотрансформаторы также можно встретить в сетях, где есть заземленная нейтраль.
Статья была проверена и отредактирована экспертом нашего сайтаСаксонов А.С.
Научный сотрудник Самарского государственного технического университета, кафедра теоретическая и общая электротехника (Самара)
Подробнее об эксперте
Разница между автотрансформатором и обычным трансформатором
LinkedIn и третьи лица используют необходимые и необязательные файлы cookie для предоставления, защиты, анализа и улучшения наших Сервисов, а также для показа вам релевантной рекламы (включая профессиональную рекламу и рекламу вакансий ) вкл. и выкл. LinkedIn. Узнайте больше в нашей Политике в отношении файлов cookie.
Выберите «Принять», чтобы дать согласие, или «Отклонить», чтобы отказаться от необязательных файлов cookie для этого использования. Вы можете обновить свой выбор в любое время в настройках.
Перейти к основному содержанию
Джеки ШиДжеки Ши
Трансформатор, стабилизатор напряжения, регулятор напряжения, реактор. Обеспечьте все виды решений электропитания.
Опубликовано 18 декабря 2017 г.
+ Подписаться
Автотрансформаторы — это специальный трансформатор, который выводит и вводит общий набор катушек. Повышение и понижение с разными ответвлениями для достижения, по сути, того же принципа, что и у обычного трансформатора, но первичная обмотка — это вторичная обмотка, но обычный трансформатор — это первичная обмотка слева через электромагнитную индукцию, затем вторичная обмотка. с правой стороны, производящей напряжение. Автотрансформаторы влияют сами на себя.
Отличие автотрансформаторов от обычных трансформаторов:
1. Автотрансформатор имеет небольшие размеры, низкую стоимость, высокую мощность передачи. При одинаковой выходной мощности эффективность автотрансформатора выше, чем у обычного, регулирование напряжения ниже, чем у среднего трансформатора. Если значение первичного и вторичного напряжения меньше, преимущества более очевидны.
С другой стороны, автотрансформатор также имеет некоторые недостатки: Из-за напряжения первичной обмотки имеется общая точка заземления, которую нельзя использовать в качестве разделительного трансформатора. Когда коэффициент вторичного трансформатора относительно высок, преимущества автотрансформатора исчезают.
2. Выбор сердечника основан на мощности за счет электромагнитной индукции, то есть структурной мощности Vab вместо его пропускной способности и выходной мощности p2 для выполнения другой функции — тока общей обмотки
3. Первичная и вторичная стороны автотрансформатора имеют не только магнитный контакт, но и электрический контакт, в то время как обычный трансформатор имеет только магнитный контакт. Мощность через мощность трансформатора состоит из двух частей: первичной обмотки и общей обмотки между электромагнитной индукцией мощности и прямой проводимости обмотки мощности.
Преимущества и недостатки автотрансформатора
21 декабря 2017 г.
Как выбрать тип трансформатора
15 декабря 2017 г.
Другие также смотрели
Исследуйте темы
Разница между автотрансформатором и обычным трансформатором
Привет, друзья, надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке мы обсудим разницу между автотрансформатором и обычным трансформатором. Основное различие между автотрансформаторами заключается в том, что в автотрансформаторах используется одна обмотка, а в обычном трансформаторе используются 2 разные обмотки.
В сегодняшней статье мы подробно рассмотрим как автотрансформатор, так и обычный трансформатор. Мы сравним их, чтобы найти отличия. Итак, начнем с Разница между автотрансформатором и обычным трансформатором.
Разница между автотрансформатором и обычным трансформатором
Автотрансформатор
- Тип трансформатора с одной обмоткой по сравнению с другим трансформатором с более чем одной обмоткой.
- Одинарная обмотка состоит из двух частей, одна из которых используется как первичная, а другая — как вторичная.
- В то время как в других преобразователях используются разные обмотки — первичная и вторичная
- Состоит из 3-х номеров врезок, в которых создаются соединения.
- Благодаря использованию одинарной обмотки стоимость его конструкции ниже, чем у других трансформаторов.
- При этом есть недостаток, необходима определенная изоляция между двумя частями обмоток, что может вызвать короткое замыкание при отсутствии выхода.
- Он также имеет то преимущество, что меньшее значение реактивного сопротивления рассеяния, меньшие потери мощности, чем у других
- Может использоваться как регулятор напряжения при различных нагрузках
- Часть обмоток этого трансформатора, которая является общей для первичной и вторичной обмотки, называется общей частью, а другая часть называется последовательной.
- здесь приведено уравнение, используемое для измерения напряжения трансформатора.
- В1/В2=Н1/Н2
- Его работа основана на явлении самоиндукции
- Требуется меньшее значение начального тока из-за простой конструкции
- значение выходного напряжения может изменяться в зависимости от потребности нагрузки
Обычный трансформатор
- В обычном трансформаторе есть две обмотки, первая работает как первичная, а вторая используется как вторичная обмотка.
- Работает на явлениях взаимной индукции.
- Работа трансформатора заключается в изменении уровня напряжения с одного на другой.
- Если он преобразуется из высокого в низкий, вызывается понижающий, а если из низкого в высокий, вызывается повышающий преобразователь
- Работа трансформатора основана на законе электромагнитной индукции Фарадея
- Преобразование, используемое в системе выработки электроэнергии, называемое силовым трансформатором, и преобразование, используемое на стороне нагрузки для уменьшения нагрузки, называемое распределительным трансформатором
- По сравнению с автотрансформатором его цена выше из-за больших габаритов.
- Происходят потери с большей величиной, чем автотрансформатор.
- Отключено постоянное значение напряжения на нагрузке.
- общий вид потерь в трансформаторе на вихревые токи, гистерезисные потери
- Основными его частями являются сердечник, поверх которого наматываются обмотки.
