Аутотрансформатори — уређај, принципи, предности и мане
Намена, уређај и принцип рада аутотрансформатора
У неким случајевима, потребно је варирати напон у малом опсегу. Најлакши начин да то урадите није трансформатори са двоструким намотајеми појединачни намотаји који се називају аутотрансформатори. Ако се фактор трансформације мало разликује од јединице, онда ће разлика између јачине струја у примарном и секундарном намотају бити мала. Шта се дешава ако комбинујете два намотаја? Добићете дијаграм аутотрансформатора (слика 1).
Аутотрансформатори су класификовани као трансформатори посебне намене. Аутотрансформатори се разликују од трансформатора по томе што је њихов нисконапонски намотај део намотаја већег напона, односно кола ових намотаја имају не само магнетну, већ и галванску везу.
У зависности од укључивања намотаја аутотрансформатора, може доћи до повећања или смањења напона.
Пиринач.1 Шеме једнофазних аутотрансформатора: а-степ-довн, б-степ-уп.
Ако повежете извор наизменичног напона на тачке А и Х, тада ће се у језгру појавити наизменични магнетни флукс. ЕМФ исте величине ће бити индукован у сваком завоју завојнице. Очигледно, између тачака а и Кс постојаће ЕМФ једнака ЕМФ-у од једног окрета пута броја обртаја затворених између тачака а и Кс.
Ако причврстите на калем у тачкама а и Кс било које оптерећење, онда ће секундарна струја И2 проћи кроз део завојнице и налази се између тачака а и Кс. Али пошто примарна струја пролази кроз исте завоје И1, тада ће две струје ће се додати геометријски и врло мала количина струје ће тећи дуж пресека аКс, одређена разликом ових струја. Ово омогућава да се део намотаја одсече од жице малог калибра како би се уштедео бакар. Ако узмемо у обзир да ова деоница чини већину свих окрета, онда је економија бакра веома приметна.
Због тога је препоручљиво користити аутотрансформаторе за незнатно смањење или повећање напона, када је у делу намотаја постављена смањена струја, што је заједничко за оба кола аутотрансформатора, што омогућава да се ради са тањом жицом и уштеди обојене гвожђе. метали. Истовремено се смањује потрошња челика за производњу магнетног кола, чији је попречни пресек мањи од трансформатора.
У електромагнетним претварачима енергије - трансформаторима - пренос енергије са једног намотаја у други врши се магнетним пољем, чија је енергија концентрисана у магнетном колу.У аутотрансформаторима енергија се преноси и путем магнетног поља и преко електричне везе између примарног и секундарног намотаја.
Трансформатор и аутотрансформатор
Аутотрансформатори се успешно такмиче са трансформаторима са два намотаја када се њихов однос трансформације мало разликује од јединице и износи више од 1,5 — 2. Када је однос трансформације изнад 3, аутотрансформатори нису оправдани.
Структурно, аутотрансформатори се практично не разликују од трансформатора. На језгру магнетног кола налазе се два намотаја. Водови се узимају из два намотаја и заједничке тачке Већина делова аутотрансформатора се структурно не разликују од делова трансформатора.
Лабораторијски аутотрансформатори (ЛАТР)
Аутотрансформатори се такође користе у нисконапонским мрежама као лабораторијски регулатори напона мале снаге (ЛАТР). У таквим аутотрансформаторима регулација напона се врши померањем клизног контакта дуж завоја намотаја.
Лабораторијски контролисани једнофазни аутотрансформатори састоје се од прстенастог феромагнетног магнетног кола умотаног у један слој изоловане бакарне жице (слика 2).
Од овог намотаја је направљено неколико константних славина, што омогућава да се ови уређаји користе као степенасти или појачани аутотрансформатори са одређеним константним односом трансформације. Поред тога, на површини завојнице, очишћеној од изолације, постоји уска стаза дуж које се контакт четке или ваљка помера да би се добио континуирано подесиви секундарни напон у распону од нула до 250 В.
Када су суседни завоји затворени у ЛАТР-у, не долази до затварања завоја јер су струје линије и оптерећења у комбинованом намотају аутотрансформатора близу једна другој иу супротним смеровима.
Лабораторијски аутотрансформатори се производе са називном снагом од 0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА.
Шема лабораторијски контролисаног једнофазног аутотрансформатора
Лабораторијски аутотрансформатор (ЛАТР)
Трофазни аутотрансформатори
Уз једнофазне аутотрансформаторе са два намотаја, често се користе трофазни двонамотајни и трофазни аутотрансформатори са три намотаја.
Код трофазних аутотрансформатора фазе су најчешће повезане у звезду са зашиљеном неутралном тачком (сл. 3). Ако је потребно смањити напон, електрична енергија се доводи до прикључака А, Б, Ц и повлачи са прикључака а, б, с, а са повећањем напона — обрнуто. Користе се као уређаји за смањење напона при покретању снажних мотора, као и за постепену регулацију напона на терминалима. грејни елементи електричне пећи.
Пиринач. 3. Шема трофазног аутотрансформатора са звездастом везом фаза намотаја са уклоњеном неутралном тачком
У високонапонским електричним мрежама користе се и трофазни високонапонски трансформатори са три намотаја.
Трофазни аутотрансформатори, по правилу, на страни вишег напона спојени су у звезду неутралном жицом. Веза звезда обезбеђује пад напона за који је пројектована изолација аутотрансформатора.
Употреба аутотрансформатора побољшава ефикасност енергетских система, смањује трошкове преноса енергије, али доводи до повећања струја кратког споја.
Недостаци аутотрансформатора
Недостатак аутотрансформатора је потреба за изолацијом два намотаја за већи напон, пошто су намотаји електрично повезани.
Значајан недостатак аутотрансформатора је галванска веза између примарног и секундарног кола, што им не дозвољава да се користе као фидери у мрежама 6-10 кВ када напон падне на 0,38 кВ, пошто се на опрему на којој се напаја 380 В. људи раде.
У случају кварова услед присуства електричне везе између намотаја у аутотрансформатору, већи напон се може применити на доњи намотај. У овом случају, сви делови оперативне инсталације биће прикључени на високонапонски део, што није дозвољено због безбедности одржавања и могућности ломљења изолације проводних делова прикључене електро опреме.
Високонапонски аутотрансформатори