Autotransformatori — uređaj, principi, prednosti i nedostaci

Namjena, uređaj i princip rada autotransformatora

U nekim slučajevima potrebno je mijenjati napon u malom rasponu. Najlakši način da to učinite nije dvonamotni transformatorii jednostruki namoti koji se nazivaju autotransformatori. Ako se faktor transformacije malo razlikuje od jedinice, tada će razlika između veličine struja u primarnom i sekundarnom namotu biti mala. Što se događa ako spojite dvije zavojnice? Dobit ćete dijagram autotransformatora (slika 1).

Autotransformatori se svrstavaju u transformatore posebne namjene. Autotransformatori se razlikuju od transformatora po tome što je njihov niskonaponski namot dio namota višeg napona, odnosno krugovi ovih namota imaju ne samo magnetsku, već i galvansku vezu.

Ovisno o uključivanju namota autotransformatora, može doći do povećanja ili smanjenja napona.

Riža.1 Sheme jednofaznih autotransformatora: a-stupanjski, b-stupanjski.

Ako spojite izvor izmjeničnog napona na točke A i X, tada će se u jezgri pojaviti izmjenični magnetski tok. EMF iste veličine bit će induciran u svakom od zavoja zavojnice. Očito je da će između točaka a i X biti EMF jednak EMF-u jednog zavoja pomnoženog s brojem zavoja zatvorenih između točaka a i X.

Ako na zavojnicu u točkama a i X pričvrstite bilo kakvo opterećenje, tada će sekundarna struja I2 proći kroz dio zavojnice i nalazi se između točaka a i X. Ali budući da primarna struja prolazi kroz iste zavoje I1, tada dvije struje će se geometrijski dodati i vrlo mala količina struje teći će duž presjeka aX, određena razlikom između tih struja. To omogućuje da se dio namota izreže od žice malog promjera kako bi se uštedio bakar. Ako uzmemo u obzir da ovaj odjeljak čini većinu svih okreta, tada je ekonomija bakra vrlo zamjetna.

Stoga je preporučljivo koristiti autotransformatore za lagano smanjenje ili povećanje napona, kada je smanjena struja postavljena u dijelu namota, što je zajedničko za oba kruga autotransformatora, što omogućuje korištenje tanje žice i uštedu obojenih metala metali. Istodobno se smanjuje potrošnja čelika za proizvodnju magnetskog kruga, čiji je presjek manji od presjeka transformatora.

U pretvaračima elektromagnetske energije - transformatorima - prijenos energije s jedne zavojnice na drugu provodi se magnetskim poljem, čija je energija koncentrirana u magnetskom krugu.U autotransformatorima energija se prenosi i kroz magnetsko polje i kroz električnu vezu između primarnog i sekundarnog namota.

Transformator i autotransformator

Autotransformatori se uspješno natječu s dvonamotnim transformatorima kada se njihov omjer transformacije malo razlikuje od jedinice i iznosi više od 1,5 — 2. Kada je omjer transformacije iznad 3, autotransformatori nisu opravdani.

Strukturno, autotransformatori se praktički ne razlikuju od transformatora. Na jezgrama magnetskog kruga nalaze se dvije zavojnice. Izvodi se izvode iz dva namota i zajedničke točke. Većina dijelova autotransformatora strukturno se ne razlikuje od dijelova transformatora.

Laboratorijski autotransformatori (LATR)

Autotransformatori se također koriste u niskonaponskim mrežama kao laboratorijski regulatori napona male snage (LATR). U takvim autotransformatorima regulacija napona se provodi pomicanjem kliznog kontakta duž zavoja namota.

Laboratorijski kontrolirani jednofazni autotransformatori sastoje se od prstenastog feromagnetskog magnetskog kruga omotanog jednim slojem izolirane bakrene žice (slika 2).

Iz ovog namota napravljeno je nekoliko konstantnih odvojaka, što omogućuje korištenje ovih uređaja kao autotransformatora s određenim konstantnim omjerom transformacije. Osim toga, na površini zavojnice, očišćenoj od izolacije, nalazi se uzak put duž kojeg se pomiče kontakt četke ili valjka kako bi se dobio kontinuirano podesivi sekundarni napon u rasponu od nula do 250 V.

Kada su susjedni zavoji zatvoreni u LATR, ne dolazi do zatvaranja zavoja jer su struja linije i opterećenja u kombiniranom namotu autotransformatora blizu jedna drugoj i u suprotnim smjerovima.

Laboratorijski autotransformatori proizvode se nazivne snage 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Shema laboratorijski kontroliranog jednofaznog autotransformatora

Laboratorijski autotransformator (LATR)

Trofazni autotransformatori

Uz jednofazne dvonamotne autotransformatore često se koriste trofazni dvonamotni i trofazni tronamotni autotransformatori.

Kod trofaznih autotransformatora faze su obično spojene u zvijezdu sa šiljastom neutralnom točkom (slika 3). Ako je potrebno smanjiti napon, električna energija se dovodi na stezaljke A, B, C i odvodi na stezaljke a, b, s, a s povećanjem napona - obrnuto. Koriste se kao reduktori napona pri pokretanju snažnih motora, kao i za postupnu regulaciju napona na stezaljkama. grijaći elementi električne pećnice.

Riža. 3. Shema trofaznog autotransformatora sa zvjezdastim spojem faza namota s uklonjenom neutralnom točkom

U visokonaponskim električnim mrežama koriste se i trofazni visokonaponski transformatori s tri namota.

Trofazni autotransformatori, u pravilu, na strani višeg napona spojeni su u zvijezdu neutralnom žicom. Spajanje u zvijezdu osigurava pad napona za koji je projektirana izolacija autotransformatora.

Korištenje autotransformatora poboljšava učinkovitost energetskih sustava, smanjuje troškove prijenosa energije, ali dovodi do povećanja struja kratkog spoja.

Nedostaci autotransformatora

Nedostatak autotransformatora je potreba za izolacijom dva namota za viši napon, jer su namoti električno povezani.

Značajan nedostatak autotransformatora je galvanska veza između primarnog i sekundarnog kruga, što im ne dopušta da se koriste kao napajanje u mrežama 6-10 kV kada napon padne na 0,38 kV, budući da se 380 V dovodi u opremu na kojoj ljudi rade.

U slučaju kvarova zbog prisutnosti električne veze između namota u autotransformatoru, viši napon se može primijeniti na niži namot. U tom slučaju svi dijelovi pogonske instalacije bit će spojeni na visokonaponski dio, što nije dopušteno zbog sigurnosti održavanja i mogućnosti probijanja izolacije vodljivih dijelova priključene električne opreme.

Visokonaponski autotransformatori