Autotransformers — peranti, prinsip, kelebihan dan kekurangan

Tujuan, peranti dan prinsip operasi autotransformer

Dalam sesetengah kes, voltan perlu diubah pada julat yang kecil. Cara paling mudah untuk melakukan ini bukanlah pengubah belitan bergandadan belitan tunggal yang dipanggil autotransformer. Sekiranya faktor transformasi sedikit berbeza daripada perpaduan, maka perbezaan antara magnitud arus dalam belitan primer dan sekunder akan menjadi kecil. Apakah yang berlaku jika anda menggabungkan dua gegelung? Anda akan mendapat gambar rajah autotransformer (Rajah 1).

Autotransformer dikelaskan sebagai transformer tujuan khas. Autotransformer berbeza daripada transformer kerana belitan voltan rendah mereka adalah sebahagian daripada belitan voltan tinggi, iaitu, litar belitan ini bukan sahaja mempunyai magnet, tetapi juga sambungan galvanik.

Bergantung pada kemasukan belitan autotransformer, peningkatan atau penurunan voltan mungkin berlaku.

nasi.1 Skim autotransformer fasa tunggal: a-step-down, b-step-up.

Jika anda menyambungkan sumber voltan berselang-seli ke titik A dan X, maka fluks magnet berselang-seli akan muncul dalam teras. EMF dengan magnitud yang sama akan teraruh dalam setiap lilitan gegelung. Jelas sekali, antara titik a dan X akan ada EMF yang sama dengan EMF satu pusingan dikali gandakan bilangan lilitan tertutup antara titik a dan X.

Jika anda memasang pada gegelung pada titik a dan X sebarang beban, maka arus sekunder I2 akan melalui sebahagian gegelung dan berada di antara titik a dan X. Tetapi oleh kerana arus primer melalui lilitan I1 yang sama, maka kedua-dua arus akan menambah secara geometri dan jumlah arus yang sangat kecil akan mengalir di sepanjang bahagian aX, ditentukan oleh perbezaan antara arus ini. Ini membolehkan sebahagian daripada belitan dipotong daripada dawai tolok kecil untuk menjimatkan kuprum. Jika kita menganggap bahawa bahagian ini membentuk majoriti semua giliran, maka ekonomi tembaga sangat ketara.

Oleh itu, adalah dinasihatkan untuk menggunakan autotransformer untuk sedikit mengurangkan atau meningkatkan voltan, apabila arus yang dikurangkan ditetapkan di bahagian penggulungan, yang biasa untuk kedua-dua litar autotransformer, yang membolehkan dilakukan dengan wayar yang lebih nipis dan menjimatkan bukan ferus. logam. Pada masa yang sama, penggunaan keluli untuk pengeluaran litar magnet berkurangan, keratan rentasnya lebih kecil daripada pengubah.

Dalam penukar tenaga elektromagnet - transformer - pemindahan tenaga dari satu gegelung ke gegelung lain dilakukan oleh medan magnet, tenaga yang tertumpu dalam litar magnetik.Dalam autotransformer, tenaga dihantar melalui medan magnet dan melalui sambungan elektrik antara belitan primer dan sekunder.

Transformer dan autotransformer

Autotransformer berjaya bersaing dengan transformer dua belitan apabila nisbah transformasinya berbeza sedikit daripada perpaduan dan lebih daripada 1.5 — 2. Apabila nisbah transformasi melebihi 3, autotransformer tidak wajar.

Secara struktur, autotransformer secara praktikalnya tidak berbeza daripada transformer. Terdapat dua gegelung pada teras litar magnetik. Plumbum diambil daripada dua belitan dan satu titik sepunya. Kebanyakan bahagian autotransformer secara struktur tidak dapat dibezakan daripada bahagian transformer.

Autotransformer makmal (LATR)

Autotransformer juga digunakan dalam rangkaian voltan rendah sebagai pengawal voltan makmal berkuasa rendah (LATR). Dalam autotransformer sedemikian, peraturan voltan dijalankan dengan menggerakkan sesentuh gelongsor di sepanjang lilitan belitan.

Autotransformer fasa tunggal dikawal makmal terdiri daripada litar magnet feromagnetik anulus yang dibalut dengan satu lapisan wayar kuprum berpenebat (Rajah 2).

Beberapa pili malar dibuat daripada belitan ini, yang membolehkan peranti ini digunakan sebagai autotransformer step-down atau step-up dengan nisbah transformasi malar tertentu. Di samping itu, pada permukaan gegelung, dibersihkan daripada penebat, terdapat laluan sempit di sepanjang sentuhan berus atau penggelek bergerak untuk mendapatkan voltan sekunder boleh laras berterusan antara sifar hingga 250 V.

Apabila pusingan bersebelahan ditutup dalam LATR, tiada penutupan pusingan berlaku kerana garisan dan arus beban dalam belitan gabungan autotransformer adalah berdekatan antara satu sama lain dan dalam arah yang bertentangan.

Autotransformer makmal dihasilkan dengan kuasa nominal 0.5; 1; 2; 5; 7.5 kVA.

Skema autotransformer fasa tunggal dikawal makmal

Autotransformer makmal (LATR)

Autotransformer tiga fasa

Bersama-sama dengan autotransformer dua belitan satu fasa, autotransformer dua belitan tiga fasa dan tiga fasa tiga belitan sering digunakan.

Dalam autotransformer tiga fasa, fasa biasanya disambungkan dalam bintang dengan titik neutral yang tajam (Rajah 3). Jika perlu untuk mengurangkan voltan, tenaga elektrik dibekalkan ke terminal A, B, C dan ditarik balik dari terminal a, b, s, dan dengan peningkatan voltan - sebaliknya. Ia digunakan sebagai peranti pengurangan voltan apabila memulakan motor berkuasa, serta untuk peraturan voltan terminal secara berperingkat. elemen pemanas ketuhar elektrik.

nasi. 3. Skim autotransformer tiga fasa dengan sambungan bintang fasa penggulungan dengan titik neutral dibuang

Transformer voltan tinggi tiga fasa dengan tiga belitan juga digunakan dalam rangkaian elektrik voltan tinggi.

Autotransformer tiga fasa, sebagai peraturan, di sisi voltan yang lebih tinggi disambungkan dalam bintang dengan wayar neutral. Sambungan bintang memberikan penurunan voltan yang mana penebat autotransformer direka bentuk.

Penggunaan autotransformer meningkatkan kecekapan sistem tenaga, mengurangkan kos penghantaran tenaga, tetapi membawa kepada peningkatan dalam arus litar pintas.

Kelemahan autotransformer

Kelemahan autotransformer ialah keperluan untuk melindungi kedua-dua belitan untuk voltan yang lebih tinggi, kerana belitan disambungkan secara elektrik.

Kelemahan ketara autotransformer ialah sambungan galvanik antara litar primer dan sekunder, yang tidak membenarkannya digunakan sebagai penyuap dalam rangkaian 6-10 kV apabila voltan turun kepada 0.38 kV, kerana 380 V dibekalkan kepada peralatan yang orang bekerja.

Sekiranya berlaku kerosakan akibat kehadiran sambungan elektrik antara belitan dalam autotransformer, voltan yang lebih tinggi boleh digunakan pada belitan yang lebih rendah. Dalam kes ini, semua bahagian pemasangan operasi akan disambungkan ke bahagian voltan tinggi, yang tidak dibenarkan kerana keselamatan penyelenggaraan dan kemungkinan memecahkan penebat bahagian konduktif peralatan elektrik yang disambungkan.

Autotransformer voltan tinggi