Предназначение, устройство и принцип деяния автотрансформаторов

В неких случаях бывает нужно изменять напряжение в маленьких границах. Это проще всего сделать не двухобмоточными трансформаторами, а однообмоточными, именуемыми автотрансформаторами. Если коэфициент трансформации не достаточно отличается от единицы, то разница меж величиной токов в первичной и во вторичной обмотках будет невелика. Что все-таки произойдет, если соединить обе обмотки? Получится схема автотрансформатора (рис. 1).

Автотрансформаторы относят к трансформаторам специального предназначения. Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что у их обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, т. е. цепи этих обмоток имеют не только лишь магнитную, да и гальваническую связь.

Зависимо от включения обмоток автотрансформатора можно получить увеличение либо снижение напряжения.

Рис. 1 Схемы однофазовых автотрансформаторов: а — понижающего, б — повышающего.

Если присоединить источник переменного напряжения к точкам А и Х, то в сердечнике возникнет переменный магнитный поток. В каждом из витков обмотки будет индуктироваться ЭДС одной и той же величины. Разумеется, меж точками а и Х возникнет ЭДС, равная ЭДС 1-го витка, умноженной на число витков, заключенных меж точками а и Х.

Если присоединить к обмотке в точках a и Х какую-нибудь нагрузку, то вторичный ток I2 будет проходить по части обмотки и конкретно меж точками a и Х. Но потому что по тем же виткам проходит и первичный ток I1, то оба тока геометрически сложатся, и по участку aХ будет протекать очень маленький по величине ток, определяемый разностью этих токов. Это позволяет часть обмотки сделать из провода малого сечения, чтоб сберечь медь. Если принять во внимание, что этот участок составляет огромную часть всех витков, то и экономия меди выходит очень осязаемой.

Таким макаром, автотрансформаторы целенаправлено использовать для малозначительного снижения либо увеличения напряжения, когда в части обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, устанавливается уменьшенный ток что позволяет выполнить ее более узким проводом и сберечь цветной металл. Сразу с этим миниатюризируется расход стали на изготовка магнитопровода, сечение которого выходит меньше, чем у трансформатора.

В электрических преобразователях энергии — трансформаторах — передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется магнитным полем, энергия которого сосредоточена в магнитопроводе. В автотрансформаторах передача энергии осуществляется как магнитным полем, так и за счет электронной связи меж первичной и вторичной обмотками.

Трансформатор и автотрансформатор

Автотрансформаторы удачно соперничают с двухобмоточными трансформаторами, когда их коэффициент трансформации — не достаточно отличается от единицы и но более 1,5 — 2. При коэффициенте трансформации выше 3 автотрансформаторы себя не оправдывают.

В конструктивном отношении автотрансформаторы фактически не отличаются от трансформаторов. На стержнях магнитопровода размещаются две обмотки. Выводы берутся от 2-ух обмоток и общей точки. Большая часть деталей автотрансформатора в конструктивном отношении не отличаются от деталей трансформатора.

Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)

Автотрансформаторы используются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения маленький мощности (ЛАТР). В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществляется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки.

Лабораторные регулируемые однофазовые автотрансформаторы состоят из кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода, обмотанного одним слоем изолированного медного провода (рис. 2).

От этой обмотки изготовлено несколько неизменных ответвлений, что позволяет использовать эти устройства как понижающие либо повышающие автотрансформаторы с определенным неизменным коэффициентом трансформации. Не считая того, на поверхности обмотки, чистой от изоляции, имеется узенькая дорожка, по которой перемещают щеточный либо роликовый контакт для получения плавненько регулируемого вторичного напряжения в границах от нуля до 250 В.

При замыкании примыкающих витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, потому что токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг к другу и ориентированы встречно.

Лабораторные автотрансформаторы изготовляют номинальной мощностью 0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА.

Схема лабораторного регулируемого однофазового автотрансформатора

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Трехфазные автотрансформаторы

Вместе с однофазовыми двухобмоточными автотрансформаторами нередко используются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы.

В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой с выведенной нейтральной точкой (рис. 3). По мере надобности снижения напряжения электронную энергию подводят к зажимам А, В, С и отводят от зажимов а, b, с, а при повышении напряжения — напротив. Их используют в качестве устройств для понижения напряжения при пуске массивных движков, также для ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных частей электронных печей.

Рис. 3. Схема трехфазного автотрансформатора с соединением фаз обмотки звездой с выведенной нейтральной точкой

Трехфазные высоковольтные трехобмоточные трансформаторы употребляются также в высоковольтных электронных сетях.

Трехфазные автотрансформаторы, обычно, на стороне высшего напряжения соединяются в звезду с нулевым проводом. Соединение в звезду обеспечивает понижение напряжения, на которое рассчитывается изоляция автотрансформатора.

Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает понижение цены передачи энергии, но приводит к повышению токов недлинного замыкания.

Недочеты автотрансформаторов

Недочетом автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, потому что обмотки имеют электронную связь.

Значимый недочет автотрансформаторов — гальваническая связь меж первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6 — 10 кВ при снижении напряжения до 0,38 кВ, потому что напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди.

При катастрофах из-за наличия электронной связи меж обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение возможно окажется приложенным к обмотке низшего. При всем этом все части эксплуатируемой установки окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по условиям безопасности обслуживания и из-за способности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрического оборудования.

Школа для электрика