Autotransformatorer - enhet, prinsipper, fordeler og ulemper

Formål, enhet og prinsipp for drift av autotransformatorer

I noen tilfeller er det nødvendig å variere spenningen over et lite område. Den enkleste måten å gjøre dette på er ikke doble viklingstransformatorerog enkeltviklinger kalt autotransformatorer. Hvis transformasjonsfaktoren er litt forskjellig fra enhet, vil forskjellen mellom størrelsen på strømmene i primær- og sekundærviklingene være liten. Hva skjer hvis du kombinerer de to spolene? Du vil få et diagram over en autotransformator (fig. 1).

Autotransformatorer er klassifisert som spesialtransformatorer. Autotransformatorer skiller seg fra transformatorer ved at lavspentviklingen deres er en del av viklingen med høyere spenning, det vil si at kretsene til disse viklingene har ikke bare en magnetisk, men også en galvanisk forbindelse.

Avhengig av inkluderingen av viklingene til autotransformatoren, kan en økning eller reduksjon i spenning forekomme.

Ris.1 Opplegg for enfasede autotransformatorer: a-step-down, b-step-up.

Hvis du kobler en vekselspenningskilde til punktene A og X, vil en vekslende magnetisk fluks vises i kjernen. En EMF av samme størrelse vil bli indusert i hver av spolevindingene. Tydeligvis, mellom punktene a og X vil det være en EMF lik EMF på en omdreining ganger antall omdreininger som er stengt mellom punktene a og X.

Hvis du fester til spolen i punktene a og X en hvilken som helst belastning, så vil sekundærstrømmen I2 gå gjennom en del av spolen og er mellom punktene a og X. Men siden primærstrømmen går gjennom de samme svingene I1, så vil de to strømmene vil addere geometrisk og en svært liten mengde strøm vil flyte langs seksjonen aX, bestemt av forskjellen mellom disse strømmene. Dette gjør at en del av viklingen kan kuttes fra liten tråd for å spare kobber. Hvis vi tenker på at denne delen utgjør flertallet av alle svinger, er kobberøkonomien veldig merkbar.

Derfor er det tilrådelig å bruke autotransformatorer for å redusere eller øke spenningen litt når en redusert strøm er satt i viklingsdelen, som er felles for begge kretsene til autotransformatoren, noe som gjør det mulig å gjøre med en tynnere ledning og spare ikke-jernholdig metaller. Samtidig reduseres forbruket av stål for produksjon av en magnetisk krets, hvis tverrsnitt er mindre enn en transformator.

I elektromagnetiske energiomformere - transformatorer - utføres overføringen av energi fra en spole til en annen av et magnetfelt, hvis energi er konsentrert i den magnetiske kretsen.I autotransformatorer overføres energi både gjennom et magnetfelt og gjennom en elektrisk forbindelse mellom primær- og sekundærviklingene.

Transformator og autotransformator

Autotransformatorer konkurrerer med suksess med to-viklingstransformatorer når deres transformasjonsforhold er litt forskjellig fra enhet og er mer enn 1,5 - 2. Når transformasjonsforholdet er over 3, er autotransformatorer ikke berettiget.

Strukturelt skiller autotransformatorer seg praktisk talt ikke fra transformatorer. Det er to spoler på kjernene til den magnetiske kretsen. Ledningene er tatt fra to viklinger og et felles punkt.De fleste autotransformatordeler er strukturelt umulig å skille fra transformatordeler.

Laboratorie autotransformatorer (LATR)

Autotransformatorer brukes også i lavspentnettverk som laveffekts laboratoriespenningsregulatorer (LATR). I slike autotransformatorer utføres spenningsregulering ved å flytte glidekontakten langs svingene på viklingen.

Laboratoriekontrollerte enfasede autotransformatorer består av en ringformet ferromagnetisk magnetisk krets pakket inn med et enkelt lag isolert kobbertråd (fig. 2).

Flere konstante kraner er laget av denne viklingen, noe som gjør at disse enhetene kan brukes som step-down eller step-up autotransformatorer med et visst konstant transformasjonsforhold. I tillegg, på overflaten av spolen, renset for isolasjon, er det en smal bane langs hvilken kontakten til børsten eller rullen beveger seg for å oppnå en kontinuerlig justerbar sekundærspenning fra null til 250 V.

Når tilstøtende svinger er lukket i LATR, skjer ingen svingstenging fordi linje- og laststrømmene i den kombinerte viklingen til autotransformatoren er nær hverandre og i motsatte retninger.

Laboratorieautotransformatorer produseres med en nominell effekt på 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Skjematisk av en laboratoriekontrollert enfaset autotransformator

Laboratorieautotransformator (LATR)

Trefase autotransformatorer

Sammen med enfase to-vikling autotransformatorer, tre-fase to-vikling og tre-fase tre-vikling autotransformatorer brukes ofte.

I trefase-autotransformatorer er fasene vanligvis forbundet i en stjerne med et spiss nøytralt punkt (fig. 3). Hvis det er nødvendig å redusere spenningen, tilføres elektrisk energi til terminalene A, B, C og trekkes tilbake fra terminalene a, b, s, og med en økning i spenningen - omvendt. De brukes som spenningsreduksjonsenheter ved oppstart av kraftige motorer, samt for trinnvis regulering av terminalspenning. varmeelementer elektriske ovner.

Ris. 3. Skjema av en trefaset autotransformator med en stjerneforbindelse av viklingsfasene med nøytralpunktet fjernet

Trefase høyspenttransformatorer med tre viklinger brukes også i høyspent elektriske nettverk.

Tre-fase autotransformatorer, som regel, på siden av høyere spenning er koblet i en stjerne med en nøytral ledning. Stjernekoblingen gir spenningsfallet som autotransformatorisolasjonen er designet for.

Bruken av autotransformatorer forbedrer effektiviteten til energisystemer, reduserer energioverføringskostnadene, men fører til en økning i kortslutningsstrømmer.

Ulemper med autotransformatorer

Ulempen med autotransformatoren er behovet for å isolere de to viklingene for høyere spenning, siden viklingene er elektrisk koblet.

En betydelig ulempe med autotransformatorer er den galvaniske forbindelsen mellom primær- og sekundærkretsene, som ikke tillater at de brukes som matere i 6-10 kV-nettverk når spenningen faller til 0,38 kV, siden 380 V leveres til utstyret som folk jobber.

Ved sammenbrudd på grunn av tilstedeværelsen av en elektrisk forbindelse mellom viklingene i autotransformatoren, kan den høyere spenningen påføres den nedre viklingen. I dette tilfellet vil alle deler av driftsinstallasjonen kobles til høyspenningsdelen, noe som ikke er tillatt på grunn av vedlikeholdssikkerhet og muligheten for å bryte isolasjonen til de ledende delene til det tilkoblede elektriske utstyret.

Høyspent autotransformatorer