Avtotransformatorji — naprava, načela, prednosti in slabosti

Namen, naprava in princip delovanja avtotransformatorjev

V nekaterih primerih je treba napetost spreminjati v majhnem območju. Najlažji način za to ni transformatorji z dvojnim navitjemin enojna navitja, imenovana avtotransformatorji. Če se faktor transformacije nekoliko razlikuje od enote, bo razlika med velikostjo tokov v primarnem in sekundarnem navitju majhna. Kaj se zgodi, če združite obe tuljavi? Dobili boste diagram avtotransformatorja (slika 1).

Avtotransformatorji se uvrščajo med transformatorje za posebne namene. Avtotransformatorji se od transformatorjev razlikujejo po tem, da je njihovo nizkonapetostno navitje del visokonapetostnega navitja, to pomeni, da imajo vezja teh navitij ne le magnetno, ampak tudi galvansko povezavo.

Odvisno od vključitve navitij avtotransformatorja lahko pride do povečanja ali zmanjšanja napetosti.

riž.1 Sheme enofaznih avtotransformatorjev: a-step-down, b-step-up.

Če na točki A in X priključite vir izmenične napetosti, se bo v jedru pojavil izmenični magnetni tok. EMF enake velikosti bo induciran v vsakem od ovojev tuljave. Očitno je, da bo med točkama a in X EMF enak EMF enega obrata, pomnoženega s številom zaprtih ovojev med točkama a in X.

Če na tuljavo na točkah a in X pritrdite kakršno koli obremenitev, potem bo sekundarni tok I2 šel skozi del tuljave in je med točkama a in X. Ker pa primarni tok poteka skozi iste zavoje I1, potem dva tokova se bo geometrijsko dodal in vzdolž odseka aX bo tekla zelo majhna količina toka, določena z razliko med temi tokovi. To omogoča, da se del navitja izreže iz žice majhnega premera, da se prihrani baker. Če upoštevamo, da ta odsek predstavlja večino vseh obratov, potem je ekonomičnost bakra zelo opazna.

Zato je priporočljivo uporabiti avtotransformatorje za rahlo zmanjšanje ali povečanje napetosti, ko je v delu navitja nastavljen zmanjšan tok, ki je skupen obema vezjema avtotransformatorja, kar omogoča uporabo tanjše žice in prihranek neželeznih kovine. Hkrati se zmanjša poraba jekla za izdelavo magnetnega kroga, katerega presek je manjši od prereza transformatorja.

V elektromagnetnih pretvornikih energije - transformatorjih - se prenos energije iz ene tuljave v drugo izvaja z magnetnim poljem, katerega energija je koncentrirana v magnetnem vezju.V avtotransformatorjih se energija prenaša tako preko magnetnega polja kot preko električne povezave med primarnim in sekundarnim navitjem.

Transformator in avtotransformator

Avtotransformatorji uspešno konkurirajo transformatorjem z dvema navitjema, če je njihovo razmerje transformacije nekoliko drugačno od enote in je več kot 1,5 - 2. Ko je razmerje transformacije nad 3, avtotransformatorji niso upravičeni.

Strukturno se avtotransformatorji praktično ne razlikujejo od transformatorjev. Na jedrih magnetnega kroga sta dve tuljavi. Vodniki so vzeti iz dveh navitij in skupne točke.Večina delov avtotransformatorja se strukturno ne razlikuje od delov transformatorja.

Laboratorijski avtotransformatorji (LATR)

Avtotransformatorji se uporabljajo tudi v nizkonapetostnih omrežjih kot laboratorijski napetostni regulatorji majhne moči (LATR). V takšnih avtotransformatorjih se regulacija napetosti izvaja s premikanjem drsnega kontakta vzdolž zavojev navitja.

Laboratorijski nadzorovani enofazni avtotransformatorji so sestavljeni iz obročastega feromagnetnega magnetnega vezja, ovitega z eno plastjo izolirane bakrene žice (slika 2).

Iz tega navitja je narejenih več konstantnih odvodov, kar omogoča, da se te naprave uporabljajo kot stopenjski ali stopenjski avtotransformatorji z določenim konstantnim razmerjem transformacije. Poleg tega je na površini tuljave, očiščene izolacije, ozka pot, vzdolž katere se premika kontakt krtače ali valja, da se pridobi zvezno nastavljiva sekundarna napetost v razponu od nič do 250 V.

Ko so sosednji zavoji zaprti v LATR, ne pride do zapiranja zavoja, ker sta linijski in bremenski tok v kombiniranem navitju avtotransformatorja blizu drug drugemu in v nasprotnih smereh.

Laboratorijski avtotransformatorji se proizvajajo z nazivno močjo 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Shema laboratorijsko vodenega enofaznega avtotransformatorja

Laboratorijski avtotransformator (LATR)

Trifazni avtotransformatorji

Skupaj z enofaznimi dvonavitnimi avtotransformatorji se pogosto uporabljajo trifazni dvonavitni in trifazni trinavitni avtotransformatorji.

Pri trifaznih avtotransformatorjih so faze običajno povezane v zvezdo s koničasto nevtralno točko (slika 3). Če je potrebno znižati napetost, se električna energija dovaja na sponke A, B, C in se odvzame iz sponk a, b, s, s povečanjem napetosti pa obratno. Uporabljajo se kot reduktorji napetosti pri zagonu močnih motorjev, pa tudi za postopno regulacijo napetosti na sponkah. grelni elementi električne pečice.

riž. 3. Shema trifaznega avtotransformatorja z zvezdno povezavo faz navitja z odstranjeno nevtralno točko

V visokonapetostnih električnih omrežjih se uporabljajo tudi trifazni visokonapetostni transformatorji s tremi navitji.

Trifazni avtotransformatorji so praviloma na strani višje napetosti povezani v zvezdo z nevtralno žico. Vezava v zvezdico zagotavlja padec napetosti, za katerega je zasnovana izolacija avtotransformatorja.

Uporaba avtotransformatorjev izboljša učinkovitost energetskih sistemov, zmanjša stroške prenosa energije, vendar vodi do povečanja tokov kratkega stika.

Slabosti avtotransformatorjev

Pomanjkljivost avtotransformatorja je potreba po izolaciji dveh navitij za višjo napetost, saj sta navitja električno povezana.

Pomembna pomanjkljivost avtotransformatorjev je galvanska povezava med primarnim in sekundarnim tokokrogom, ki jim ne omogoča uporabe kot napajalnikov v omrežjih 6-10 kV, ko napetost pade na 0,38 kV, saj se 380 V napaja v opremo, na kateri ljudje delajo.

V primeru okvare zaradi prisotnosti električne povezave med navitji v avtotransformatorju se lahko višja napetost prenese na nižje navitje. V tem primeru bodo vsi deli obratovalne inštalacije priključeni na visokonapetostni del, kar zaradi varnosti vzdrževanja in možnosti preboja izolacije prevodnih delov priključene električne opreme ni dovoljeno.

Visokonapetostni avtotransformatorji