Автотрансформатор на схеме. Автотрансформаторы: устройство, принцип работы и применение

Что такое автотрансформатор и как он устроен. Как работает автотрансформатор и в чем его отличие от обычного трансформатора. Где применяются автотрансформаторы и каковы их основные преимущества.

Что такое автотрансформатор и его основные особенности

Автотрансформатор представляет собой особый вид трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки электрически соединены и имеют общую часть. Основные особенности автотрансформатора:

• Имеет только одну обмотку на каждую фазу
• Часть обмотки является общей для первичной и вторичной цепей
• Отсутствует гальваническая развязка между первичной и вторичной цепями
• Более компактен и экономичен по сравнению с обычным трансформатором
• Имеет более высокий КПД

Благодаря своей конструкции, автотрансформатор позволяет передавать электроэнергию с меньшими потерями и более эффективно регулировать напряжение.

Устройство и принцип действия автотрансформатора

Основными элементами конструкции автотрансформатора являются:

• Магнитопровод — сердечник из электротехнической стали
• Обмотка — провод, намотанный на магнитопровод
• Отводы от обмотки для подключения
• Изоляция обмотки
• Система охлаждения (для мощных автотрансформаторов)

Принцип действия автотрансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную часть обмотки, в ней возникает переменный магнитный поток. Этот поток индуцирует ЭДС во вторичной части обмотки. Выходное напряжение снимается с отводов обмотки.

Основные типы и схемы автотрансформаторов

По способу регулирования напряжения автотрансформаторы делятся на:

• Нерегулируемые — с фиксированным коэффициентом трансформации
• Регулируемые — с возможностью плавного или ступенчатого изменения коэффициента трансформации

По числу фаз различают:

• Однофазные автотрансформаторы
• Трехфазные автотрансформаторы

Основные схемы соединения обмоток трехфазных автотрансформаторов:

• Звезда/звезда
• Треугольник/треугольник
• Звезда/треугольник

Преимущества и недостатки автотрансформаторов

Основные преимущества автотрансформаторов по сравнению с обычными трансформаторами:

• Меньшие габариты и масса при той же мощности
• Более высокий КПД
• Меньший расход материалов при изготовлении
• Меньшие потери электроэнергии
• Более низкая стоимость

К недостаткам автотрансформаторов можно отнести:

• Отсутствие гальванической развязки между цепями
• Повышенный риск перенапряжений во вторичной цепи
• Ограниченный диапазон регулирования напряжения
• Необходимость применения специальных защитных устройств

Области применения автотрансформаторов

Благодаря своим преимуществам, автотрансформаторы широко применяются в следующих областях:

• Системы электроснабжения для связи сетей разного напряжения
• Пусковые устройства для электродвигателей
• Системы плавного регулирования напряжения
• Бытовые электроприборы (стабилизаторы напряжения)
• Сварочное оборудование
• Лабораторное оборудование

Особенно эффективно применение автотрансформаторов при небольшой разнице между входным и выходным напряжением (коэффициент трансформации близок к единице).

Как правильно выбрать автотрансформатор

При выборе автотрансформатора необходимо учитывать следующие основные параметры:

• Мощность нагрузки
• Входное и выходное напряжение
• Требуемый диапазон регулирования
• Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)
• Режим работы (длительный, кратковременный)

Важно выбирать автотрансформатор с запасом по мощности 20-30% от номинальной мощности нагрузки. Это обеспечит надежную работу и возможность подключения дополнительных потребителей в будущем.

Техника безопасности при работе с автотрансформаторами

При эксплуатации автотрансформаторов необходимо соблюдать следующие основные правила безопасности:

• Использовать автотрансформатор только по назначению
• Не превышать номинальную мощность
• Обеспечить надежное заземление корпуса
• Не допускать попадания влаги и посторонних предметов внутрь
• Периодически проверять состояние изоляции и контактных соединений
• При обнаружении неисправностей немедленно отключать от сети

Работы по обслуживанию и ремонту автотрансформаторов должны выполняться только квалифицированным персоналом с соблюдением всех мер электробезопасности.

Перспективы развития автотрансформаторной техники

Основные направления совершенствования автотрансформаторов:

• Применение новых магнитных материалов для снижения потерь
• Совершенствование систем охлаждения
• Разработка интеллектуальных систем управления и защиты
• Повышение надежности и увеличение срока службы
• Улучшение массогабаритных показателей

Развитие автотрансформаторной техники позволит повысить эффективность систем электроснабжения и расширить области применения автотрансформаторов.

Схемы соединения обмоток автотрансформаторов

Подробности

Категория: Теория

• трансформатор
• схемы
• контакты и соединения
• обмотки
• автотрансформатор

В отличие от трансформаторов, у которых первичная и вторичная обмотки гальванически не связаны между собой и между ними имеется только электромагнитная связь, обмотки автотрансформаторов кроме электромагнитной связи соединены проводниками гальванически.

Схема соединения обмоток и работа  однофазного автотрансформатора

Принципиальная схема соединения обмоток однофазного понижающего автотрансформатора, включенного на нагрузку Ry показана на рис.  Его режим работы на холостом ходу не отличается от режима работы трансформатора. Подведенное к первичной обмотке напряжение иг равномерно распределяется между витками обмотки Ах, по которой проходит ток холостого хода; вторичное напряжение U2 пропорционально числу витков обмотки ах и равно разности потенциалов между этими точками. U2-(l2—Л). Применение автотрансформаторных схем определяется коэффициентом выгодности а:а=(1 — l/k), где k — коэффициент трансформации автотрансформатора.
Выражая типовую мощность через а и S, имеем ST=aS= = (l—l/k)S.

Таблица 3. Стандартные схемы и группы соединения трехфазных двухобмоточных автотрансформаторов

Отсюда следует что типовая мощность автотрансформатора в а раз меньше проходной и наиболее выгодные значения а принимает, когда коэффициент трансформации близок к единице. Например, для передачи мощности 120 MB-А из сети 220 кВ в сеть 110 кВ достаточно, чтобы типовая мощность автотрансформатора была 60 MB-А. Если для этой цели применить трансформатор, его необходимо рассчитать на мощность 120 MB-А.

Соответственно автотрансформатор в отличие от трансформатора имеет меньшие массу, размеры и расход активных материалов (электротехнической стали, обмоточных проводов), потери электрической энергии в обмотках и магнитной системе, а следовательно, больший кпд. Однако применение автотрансформаторов ограничено, так как использование их экономически оправдано только при коэффициенте трансформации, равном 2—3, при большем — их мощность приближается к типовой мощности трансформаторов; индуктивное сопротивление обмоток, соединенных по автотрансформаторной схеме (особенно при большом коэффициенте трансформации), значительно меньше сопротивления обмоток трансформатора той же мощности, поэтому при коротком замыкании в сети напряжение на стороне НН возрастает до напряжения стороны ВН и через обмотки автотрансформатора будет проходить недопустимо большой ток короткого замыкания, и поэтому для защиты автотрансформатора от разрушения
приходится применять специальные устройства, ограничивающие этот ток до допустимых пределов. Кроме того, связь через автотрансформатор сетей НН и ВН вызывает опасность для обслуживающего персонала и оборудования электроустановок, так как между проводниками сети НН и землей постоянно действует напряжение стороны ВН. При отключении сети со стороны ВН на стороне обмоток НН будет действовать высокое напряжение.

Таблица 4. Стандартные схемы и группы соединения обмоток трехфазных трехобмоточных автотрансформаторов

Автотрансформаторы так же как и трансформаторы могут быть одно- и трехфазными, двух- и трехобмоточными. Стандартные схемы и группы соединения обмоток для трехфазных двух- и трехобмоточных автотрансформаторов приведены в табл. 3 и 4.

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Трансформаторы
• Теория
• org/ListItem»> Общие сведения о трансформаторах

Еще по теме:

• Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов
• Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов
• Обозначения схем и групп соединения обмоток трансформаторов
• Схемы и группы соединения трансформаторов
• Обозначение выводов и группы соединений двухобмоточных трансформаторов

Трансформаторы

Чтение схем: трансформаторы, автотрансформаторы. | Каталог самоделок

В основы обозначений трансформаторов и автотрансформаторов на электротехнических схемах принимаются обозначения обмоток, корпуса, магнитопроводов,  экрана, а также и обозначения типов соединения обмоток. Давайте все это рассмотрим поподробнее.

Обмотки.   В схемах (обычно в схемах электроснабжения) обмотки обозначают в виде окружности, которая проиллюстрирована на  рис. № 1.  Во всех других случаях обмотки иллюстрируются полуокружностями №№ 2-5, причем количество полуокружностей и направления выводов не устанавливается. А изображенная на рис № 3 точка, рядом с обмоткой, обозначает начало обмотки.

На электротехнических схемах, при изображении обмоток окружностями, иногда, в них вписываются обозначения №№ 13-23   вида соединения, которые приведены на рисунке ниже. Здесь под обозначениями, которые состоят из черточек, приведены поясняющие схемы.

На рисунке: № 13  – однофазная обмотка с двумя выводами. № 14 – однофазная обмотка с двумя выводами  с выведенной нейтральной (средней) точкой. № 15  – соединение обмоток двух фаз в открытый треугольник. № 16 – три однофазные обмотки, каждая из которых имеет по два вывода.  № 17 – трехфазная обмотка, соединенная в «звезду». № 18  – также трехфазная обмотка, соединенная в звезду с выведенной нейтралью. № 19  трехфазная обмотка, соединенная в треугольник. № 20 – трехфазная обмотка, где три фазы соединены в разомкнутый треугольник. № 21 – трехфазная обмотка, соединенная в зигзаг. № 22 – шестифазная обмотка, которая соединена в виде обратной звезды. № 23 – то же, что и № 22, только с выведенными раздельными нейтральными точками.

Магнитопроводы. В схемах электроснабжения магнитопроводы допускается не иллюстрировать, если это, конечно, не вызывает затруднений и путаницу в схемах. Во всех других случаях этот элемент изображается обозначениями №№ 7—10. Здесь №7 — магнитопровод ферромагнитный.

(Обратите внимание: до недавнего времени у магнитопровода было другое обозначение: 3 – тонкие черты, как бы представляющие листы стали, из которых набран магнитопровод). Затем магнитопровод стали изображать жирной чертой. В настоящее время у обозначений, толщина линий, обозначающих магнитопровод и обмотку, одинакова.

№ 8 — ферромагнитный магнитопровод с воздушным зазором. Небольшой воздушный зазор нужен в том случае, когда по обмотке проходит не только переменный, но и постоянный ток, который при отсутствии зазора мог бы насытить магнитопровод;

№ 9 — магнитодиэлектрический магнитопровод. Такие магнитопроводы применяются в радиосвязи для уменьшения потерь на вихревые токи. В этих сердечниках ферромагнитные частицы разделены массой изоляционного материала.

№ 10 — магнитопровод из немагнитного материала, например из алюминия или меди. Для немагнитного магнитопровода указывают химический символ металла. Например, буквы Cu указывают на то, что магнитопровод медный. Магнитопровод из немагнитного материала играет такую же роль, как множество короткозамкнутых витков, введенных в магнитное поле обмотки. В немагнитном магнитопроводе водятся вихревые токи, магнитное поле которых противодействует основному полю, чем достигается уменьшение индуктивности.

Корпус трансформатора и автотрансформатора – на схемах обычно не изображается. Если же надо показать, что корпус присоединен к чему-либо, то это иллюстрируется обозначением № 12. Нередко корпус трансформатора соединяется с экраном.  Корпуса трансформаторов приходится так же показывать и в некоторых схемах релейной защиты.  Экран обозначается тонкой штриховой линией № 6. Подробнее про обозначения экранов, можете прочитать тут.

На обозначении № 11 проиллюстрирован регулятор, здесь он показывает, что в сборке имеется трансформаторы с регулированием напряжения с нагрузкой.

Примеры обозначений трансформаторов даны на рисунке ниже.

В разделе «а» показано однолинейное – 1, и многолинейное  – 2 обозначение однофазного трансформатора с ферромагнитным сердечником (форма I). № 3 – изображение этого же трансформатора в форме II.  В разделе «б»   изображены: № 4 – трансформатор с ферромагнитным магнитопроводом, который имеет воздушный зазор. № 5   трансформатор с медным (немагнитным) магнитопроводом. № 6 – трансформатор магнитодиэлектрическим магнитопроводом. № 7 – без магнитопровода.

Автотрансформаторы. Однофазный автотрансформатор в однолинейном и многолинейном изображениях проиллюстрирован ниже на рисунке по обозначениями 1 и 2 соответственно. Хорошим примером применения этих однофазных трансформаторов является: № 3 понижения напряжения сети с 220 вольт для питания прибора (например, холодильника) на напряжение в 127 вольт. № 4 показывает повышение напряжения с 127 до 220 В. Также в разделе «б» изображены трехфазные автотрансформаторы, где № 5 показывает, что обмотки соединены в звезду, а № 6 – трехфазный трансформатор с 9-ю выводами.

Как Вы видите, чтение схем не очень то и тяжелая вещь, самое главное уметь логически связать обозначения.

Схема автотрансформаторного пускателя, детали, принцип работы

Существуют различные способы пуска и пускатели для пуска асинхронных двигателей. Метод запуска или стартер используются в зависимости от размера двигателя. Например, пускатель прямого пуска или пускатель прямого пуска используются для пуска двигателей малого размера или малой мощности. Основным недостатком этого пускателя является то, что он не может ограничивать ток при пуске. Таким образом, если мы подключим асинхронный двигатель большого размера к пускателю DOL, он будет потреблять очень большой пусковой ток, поэтому катушка двигателя может быть повреждена. Итак, для пуска асинхронного двигателя используется еще один очень популярный тип пускателя — автотрансформаторный пускатель.

Автотрансформаторные пускатели могут ограничивать или уменьшать большой ток во время пуска асинхронного двигателя. Мы знаем, что основная функция трансформатора — повышать или понижать напряжение. Таким образом, в этом пускателе также автотрансформатор понижает напряжение, поэтому ток также уменьшается. Прежде всего, давайте посмотрим на базовую конструкцию пуска автотрансформатора, чтобы мы могли легко понять, как работает пускатель автотрансформатора.

Схема стартера автотрансформатора и детали

Здесь вы можете увидеть принципиальную схему автотрансформаторного пускателя.

Помните, что практичный стартер состоит из множества других компонентов. Но основными важными частями автотрансформаторного пускателя, от которых зависит общий принцип работы, являются:

• Главный выключатель
• Контактор 1 или замыкающий контактор
• Контактор 2 или трансформаторный контактор
• Контактор 3 или рабочий контактор
• Автотрансформатор
• Автотрансформатор

• Главный выключатель

  Главный выключатель помогает включать или выключать подачу основного питания на цепь стартера. Это может быть MCCB (автоматический выключатель в литом корпусе) или любой другой автоматический выключатель или блок предохранителей. Основной входной источник питания должен быть подключен к входу этого главного выключателя. А выход главного выключателя должен быть подключен к входной клемме стартера. Когда этот главный выключатель выключен, вся система, включая двигатель и стартер, отключается от основного источника питания.

  Контактор 1 или закорачивающий контактор

  Подключается к односторонним входным клеммам автотрансформатора. Основная функция этого контактора заключается в замыкании всех трех катушек автотрансформатора. Вот почему он называется закорачивающим контактором.

  Контактор 2 или контактор трансформатора

  Подключается между основными входными клеммами автотрансформатора и входными клеммами питания от главного выключателя. Когда этот контактор замкнут, автотрансформатор будет подключен к основному источнику питания. Он известен как трансформаторный контактор.

  Контактор 3 или рабочий контактор

  Подключается между входными клеммами питания от главного выключателя и клеммами двигателя. Во время работы двигателя он остается в замкнутом состоянии, поэтому его называют работающим контактором.

  Автотрансформатор

  Автотрансформатор используется для снижения напряжения во время пуска двигателя. Всего у него 9 терминалов. Среди этих трех клемм находятся основные входные клеммы, которые подключаются к входящему источнику питания через контактор трансформатора. Еще три входных клеммы соединены с закорачивающим контактором. Остальные три вывода выведены из ответвления обмотки и подключены к асинхронному двигателю.

  Принцип работы автотрансформаторного пускателя

  Автотрансформаторный пускатель может использоваться как для асинхронных двигателей, соединенных звездой, так и для треугольника. Он работает в четыре разных этапа.

  Ступень 1

  На первой ступени контактор 1 или закорачивающий контактор находится в замкнутом состоянии, а контактор 2 включается. После включения контактора 2 двигатель получает напряжение питания и начинает работать. Это начальное напряжение питания зависит от количества отводов, выбранных на автотрансформаторе. Как правило, начальное напряжение составляет 50%, 60% или 70% от полного напряжения. Этот закорачивающий контактор соединяет катушки трансформатора в звезду.

  Ступень 2

  Через некоторое время (время предустановки, установленное в таймере) закорачивающий контактор размыкается, и катушки автотрансформатора действуют как последовательные индукторы с асинхронным двигателем.

  Ступень 3

  Как только двигатель достигает стабильной скорости, контактор 3 или рабочий контактор замыкается. Он также устанавливается таймером. В этом состоянии автотрансформатор работает как шунт с асинхронным двигателем.

  Этап 4

  Контактор 2 или контактор трансформатора размыкаются, автотрансформатор изолирован от цепи и двигатель работает с полным напряжением питания.

  Читайте также:  

  Благодарим Вас за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

  Руководство по выбору автотрансформатора

  Руководство по выбору автотрансформатора Автотрансформатор – это трансформатор, который имеет только одну обмотку на фазу, часть которой является общей как для первичной, так и для вторичной цепи. Использование автотрансформатора является экономичным и компактным способом подключения электрооборудования к источнику питания или другому напряжению. Часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной цепей, поэтому между ними нет изоляции. Это может быть допустимо в некоторых энергосистемах, не имеющих заземленной нейтрали на вторичной стороне главного силового трансформатора. Типичные области применения включают двигательные нагрузки промышленного оборудования, электрообогрева, кондиционеров и т. д. Особенности • Выполняет ту же функцию, что и развязывающий трансформатор того же кВА и номинального напряжения, но без функции развязки. • Вентиляционные отверстия в корпусе согласованы с охлаждающими каналами в змеевиках для обеспечения надлежащей естественной циркуляции воздуха для увеличения срока службы и минимальных потерь. • Вентилируемый стальной корпус NEMA 3R, подходящий для сухих помещений. После изготовления корпус окрашивается серой порошковой краской ASA61, подходящей для большинства промышленных и коммерческих установок. • Большинство устройств имеют подъемные проушины, вырезы для кабелепроводов и съемные переднюю и заднюю крышки для облегчения доступа к клеммам. • Изоляция класса 220 • Сертификат CSA № файла LR34493, файл № E108255, зарегистрированный UL, сертификат качества ISO9001

  Индекс Глоссарий технических терминов Как выбрать трансформатор Выбор продукта Фотогалерея

  ---

  Как выбрать трансформатор

  Выбрать подходящий трансформатор напряжения очень просто. Ознакомьтесь со следующими соображениями, чтобы определить, что лучше всего подходит для вашего приложения. Затем выберите трансформатор из одной из таблиц ниже.

  Входное напряжение Выберите трансформатор, который будет работать от имеющегося на вашем объекте напряжения питания (например, 120 В, 240 В или 480 В). Чтобы убедиться в совместимости, проверьте электрическую схему, щелкнув номер детали и просмотрев страницу продукта. Частота Все трансформаторы в этом разделе рассчитаны как на 50, так и на 60 Гц для использования во всем мире.

  Обмотки Модели с медной обмоткой стоят дороже, чем аналогичные версии с алюминиевой обмоткой. Основным преимуществом меди является ее превосходная коррозионная стойкость. Трансформаторы с медной обмоткой обычно используются в агрессивных средах или средах с высокой влажностью, таких как морские установки, и когда стоимость не является фактором. Наши однофазные модели доступны только с медными обмотками. кВА или ампер Выход Выберите трансформатор мощностью кВА в зависимости от требований к нагрузке. Можно значительно превысить размер, но никогда не уменьшать размер для вашего груза. Для нагрузки двигателя не превышайте 60 % максимальной мощности трансформатора, поскольку требования к электродвигателям при запуске значительно выше, чем их рабочие требования.

  ---

  Ассортимент автотрансформаторов

  Ниже приведен список всех конфигураций автотрансформаторов TEMCo, которые мы предлагаем.