Autotransformatorer — enhet, principer, fördelar och nackdelar

Syfte, enhet och funktionsprincip för autotransformatorer

I vissa fall är det nödvändigt att variera spänningen över ett litet område. Det enklaste sättet att göra detta är inte dubbellindade transformatoreroch enkla lindningar som kallas autotransformatorer. Om transformationsfaktorn är något annorlunda än enhet, kommer skillnaden mellan storleken på strömmarna i primär- och sekundärlindningarna att vara liten. Vad händer om du kombinerar de två spolarna? Du kommer att få ett diagram över en autotransformator (Fig. 1).

Autotransformatorer klassificeras som specialtransformatorer. Autotransformatorer skiljer sig från transformatorer genom att deras lågspänningslindning är en del av högrespänningslindningen, det vill säga kretsarna i dessa lindningar har inte bara en magnetisk utan också en galvanisk anslutning.

Beroende på inkluderingen av autotransformatorns lindningar kan en ökning eller minskning av spänningen inträffa.

Ris.1 Schema för enfas autotransformatorer: a-steg ned, b-steg upp.

Om du ansluter en växelspänningskälla till punkterna A och X, kommer ett växelmagnetiskt flöde att dyka upp i kärnan. En EMF av samma storlek kommer att induceras i vart och ett av spolvarven. Det är uppenbart att mellan punkterna a och X kommer det att finnas en EMF lika med EMF på ett varv gånger antalet stängda varv mellan punkterna a och X.

Om du fäster någon belastning på spolen vid punkterna a och X, så kommer sekundärströmmen I2 att passera genom en del av spolen och är mellan punkterna a och X. Men eftersom primärströmmen går genom samma varv I1, så kommer de två strömmarna kommer att adderas geometriskt och en mycket liten mängd ström kommer att flyta längs sektionen aX, bestämt av skillnaden mellan dessa strömmar. Detta gör att en del av lindningen kan skäras från tråd med liten tjocklek för att spara koppar. Om vi ​​betänker att det här avsnittet utgör majoriteten av alla varv, så är kopparekonomin mycket märkbar.

Således är det lämpligt att använda autotransformatorer för att något minska eller öka spänningen, när en reducerad ström ställs in i lindningsdelen, vilket är gemensamt för båda kretsarna i autotransformatorn, vilket gör det möjligt att göra med en tunnare tråd och spara icke-järn metaller. Samtidigt minskar förbrukningen av stål för produktion av en magnetisk krets, vars tvärsnitt är mindre än en transformator.

I elektromagnetiska energiomvandlare - transformatorer - utförs överföringen av energi från en spole till en annan av ett magnetfält, vars energi är koncentrerad i den magnetiska kretsen.I autotransformatorer överförs energi både genom ett magnetfält och genom en elektrisk förbindelse mellan primär- och sekundärlindningarna.

Transformator och autotransformator

Autotransformatorer konkurrerar framgångsrikt med tvålindade transformatorer när deras transformationsförhållande skiljer sig något från enhet och är mer än 1,5 - 2. När transformationsförhållandet är över 3 är autotransformatorer inte motiverade.

Strukturellt skiljer sig autotransformatorer praktiskt taget inte från transformatorer. Det finns två spolar på kärnorna i den magnetiska kretsen. Ledningarna är tagna från två lindningar och en gemensam punkt.De flesta autotransformatordelar är strukturellt omöjliga att skilja från transformatordelar.

Laboratorieautotransformatorer (LATR)

Autotransformatorer används också i lågspänningsnätverk som lågeffekts laboratoriespänningsregulatorer (LATR). I sådana autotransformatorer utförs spänningsreglering genom att flytta glidkontakten längs lindningens varv.

Laboratoriekontrollerade enfasiga autotransformatorer består av en ringformad ferromagnetisk magnetisk krets omslagen med ett enda lager av isolerad koppartråd (Fig. 2).

Flera konstanta uttag är gjorda av denna lindning, vilket gör att dessa enheter kan användas som step-down eller step-up autotransformatorer med ett visst konstant transformationsförhållande. Dessutom, på spolens yta, rensad från isolering, finns det en smal bana längs vilken kontakten med borsten eller rullen rör sig för att erhålla en kontinuerligt justerbar sekundär spänning som sträcker sig från noll till 250 V.

När intilliggande varv är stängda i LATR sker ingen svängstängning eftersom linje- och belastningsströmmarna i autotransformatorns kombinerade lindning ligger nära varandra och i motsatta riktningar.

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

Schematisk beskrivning av en laboratoriestyrd enfas autotransformator

Laboratorieautotransformator (LATR)

Trefas autotransformatorer

Tillsammans med enfas tvålindade autotransformatorer används ofta trefas tvålindade och trefas trelindade autotransformatorer.

I trefasiga autotransformatorer är faserna vanligtvis sammankopplade i en stjärna med en spetsig neutralpunkt (fig. 3). Om det är nödvändigt att minska spänningen, tillförs elektrisk energi till terminalerna A, B, C och dras tillbaka från terminalerna a, b, s och med en ökning av spänningen - vice versa. De används som spänningsreduktionsanordningar vid start av kraftfulla motorer, samt för stegvis reglering av plintspänningen. värmeelement elektriska ugnar.

Ris. 3. Schema för en trefas autotransformator med en stjärnanslutning av lindningsfaserna med neutralpunkten borttagen

Trefasiga högspänningstransformatorer med tre lindningar används också i högspänningsnät.

Trefas autotransformatorer, som regel, på sidan av högre spänning är anslutna i en stjärna med en neutral tråd. Stjärnanslutningen ger det spänningsfall som autotransformatorns isolering är konstruerad för.

Användningen av autotransformatorer förbättrar energisystemens effektivitet, minskar kostnaderna för energiöverföring, men leder till en ökning av kortslutningsströmmar.

Nackdelar med autotransformatorer

Nackdelen med autotransformatorn är behovet av att isolera de två lindningarna för högre spänning, eftersom lindningarna är elektriskt anslutna.

En betydande nackdel med autotransformatorer är den galvaniska anslutningen mellan de primära och sekundära kretsarna, som inte tillåter dem att användas som matare i 6-10 kV-nätverk när spänningen sjunker till 0,38 kV, eftersom 380 V tillförs utrustningen på vilken människor arbetar.

I händelse av haverier på grund av närvaron av en elektrisk anslutning mellan lindningarna i autotransformatorn, kan den högre spänningen appliceras på den lägre lindningen. I detta fall kommer alla delar av driftinstallationen att anslutas till högspänningsdelen, vilket inte är tillåtet på grund av underhållssäkerhet och möjligheten att bryta isoleringen av de ledande delarna av den anslutna elektriska utrustningen.

Högspännings autotransformatorer