Что такое автотрансформатор?

Автотрансформаторы – устройство, приницип действия, достоинства и недостатки

Назначение, устройство и принцип действия автотрансформаторов

В некоторых случаях бывает необходимо изменять напряжение в небольших пределах. Это проще всего сделать не двухобмоточными трансформаторами, а однообмоточными, называемыми автотрансформаторами. Если коэфициент трансформации мало отличается от единицы, то разница между величиной токов в первичной и во вторичной обмотках будет невелика. Что же произойдет, если объединить обе обмотки? Получится схема автотрансформатора (рис. 1).

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

В зависимости от включения обмоток автотрансформатора можно получить повышение или понижение напряжения.

Рис. 1 Схемы однофазных 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. Очевидно, между точками а и Х возникнет ЭДС, равная ЭДС одного витка, умноженной на число витков, заключенных между 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 именно между точками a и Х. Но так как по этим же виткам проходит и первичный ток I1 , то оба тока геометрически сложатся, и по участку a Х будет протекать очень небольшой по величине ток, определяемый разностью этих токов. Это позволяет часть обмотки сделать из провода малого сечения, чтобы сэкономить медь. Если принять во внимание, что этот участок составляет большую часть всех витков, то и экономия меди получается весьма ощутимой.

Таким образом, автотрансформаторы целесообразно использовать для незначительного понижения или повышения напряжения, когда в части обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, устанавливается уменьшенный ток что позволяет выполнить ее более тонким проводом и сэкономить цветной металл. Одновременно с этим уменьшается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого получается меньше, чем у трансформатора.

В электромагнитных 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 электрической связи между первичной и вторичной обмотками.

Трансформатор и автотрансформатор

Автотрансформаторы успешно конкурируют с двухобмоточными трансформаторами, когда их коэффициент трансформации – мало отличается от единицы и но более 1,5 – 2. При коэффициенте трансформации свыше 3 автотрансформаторы себя не оправдывают.

В конструктивном отношении автотрансформаторы практически не отличаются от трансформаторов. На стержнях магнитопровода располагаются две обмотки. Выводы берутся от двух обмоток и общей точки. Большинство деталей автотрансформатора в конструктивном отношении не отличаются от деталей трансформатора.

Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)

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

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

От этой обмотки сделано несколько постоянных ответвлений, что позволяет использовать эти устройства как понижающие или повышающие автотрансформаторы с определенным постоянным коэффициентом трансформации. Кроме того, на поверхности обмотки, очищенной от изоляции, имеется узкая дорожка, по которой перемещают щеточный или роликовый контакт для получения плавно регулируемого вторичного напряжения в пределах от нуля до 250 В.

При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг к другу и направлены встречно.

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

Схема лабораторного регулируемого однофазного автотрансформатора

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами часто применяются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы.

В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой с выведенной нейтральной точкой (рис. 3). При необходимости понижения напряжения электрическую энергию подводят к зажимам А, В, С и отводят от зажимов а, b , с, а при повышении напряжения – наоборот. Их применяют в качестве устройств для снижения напряжения при пуске мощных двигателей, а также для ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей.

Читать еще:  Шторы на петлях: как сшить своими руками

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

Трехфазные высоковольтные трехобмоточные трансформаторы используются также в высоковольтных электрических сетях.

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

Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увеличению токов короткого замыкания.

Недостатком автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки имеют электрическую связь.

Существенный недостаток автотрансформаторов – гальваническая связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6 – 10 кВ при понижении напряжения до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди.

При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложенным к обмотке низшего. При этом все части эксплуатируемой установки окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по условиям безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования.

Автотрансформатор – устройство и принцип действия

Благодаря такой особенности устройство обладает не только магнитной, но и электрической связью.

Устройство и принцип действия автотрансформаторов рассмотрим в статье.

Что такое автотрансформатор?

С общей точки зрения трансформаторы — приборы, предназначенные для преобразования показателей тока входного типа с одного напряжения на выходные токи другого напряжения. Если необходимо произвести замену уровня напряжения в незначительных пределах, то самым оптимальным вариантом станет применение однообмоточного прибора, также известного под названием автотрансформатор.

При коэффициенте трансформации на уровне единицы осуществляется полное поступление энергии непосредственно к заключительному потребителю.

Регулирование обеспечивается секционированной обмоткой внутри автотрансформатора, а сам прибор характеризуется удобством и ремонтопригодностью.

Отличие автотрансформатора от трансформатора

Классические трансформаторы обладают не связанными друг с другом первичными и вторичными обмотками, поэтому процесс передачи энергии в таких устройствах обусловлен наличием магнитного поля.

На объединенной обмотке автотрансформатора располагается три вывода или более, при подключении к которым есть возможность получить различные показатели уровня напряжения.

В условиях малых коэффициентов трансформации, в пределах одной-двух единиц, любые автотрансформаторы показывают более высокую эффективность по сравнению с трансформаторными устройствами. Кроме всего прочего, такие приборы более легкие по весу и доступнее по стоимости, чем традиционные трансформаторы многообмоточного типа.

Однако, сравнивая основные характеристики автотрансформатора и классического трансформатора, можно смело утверждать, что второй вариант является максимально универсальным, а также отличается более широким диапазоном работы в процессе эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества автотрансформаторов закономерно снижаются в условиях повышения трансформирующего коэффициента, и именно по этой причине агрегаты такого типа недопустимо использовать при питании распределительной электрической сети 220 В от напряжения шесть тысяч Вольт.

Таким образом, достоинства автотрансформатора максимально проявляются при наименьшем коэффициенте трансформации, и в этом случае бывают представлены:

  • незначительным расходом стали для изготовления сердечника;
  • пониженным расходом меди для производства обмоток;
  • простотой и незначительными габаритами конструкции;
  • почти максимальным коэффициентом полезного действия, достигающим показателей 99 %;
  • меньшими потерями на обмотках и стальных магнитных проводах;
  • частичной передачей энергии с использованием электрических связей;
  • достаточной полезной мощностью;
  • наименьшими изменениями напряжения в условиях смены нагрузки;
  • доступной для рядового потребителя стоимостью.

При наличии высшего и низшего напряжения в условиях одного порядка отсутствуют препятствия для электрического соединения цепей.

Основные недостатки автотрансформатора заключаются в малом сопротивлении короткого замыкания, объясняющим высокую токовую кратность и возможность передачи высшего напряжения в сеть с низкими показателями, что обусловлено наличием электрической связи. Низковольтная схема внутри устройства напрямую зависит от наличия в сети достаточно высокого уровня напряжения, поэтому для предотвращения сбоев разрабатываются специальные схемы.

Кроме всего прочего, небольшое рассеивание, возникающее между обмотками, может спровоцировать короткое замыкание. Важно помнить, что соединение между обмотками в обязательном порядке должно быть максимально равномерным, а нейтраль обладает исключительно двумя блоками.

Устройство автотрансформатора

Для электромагнитного устройства статического типа характерно наличие одной обмотки, часть которой одновременно отвечает как за первичную, так и за вторичную сеть. Таким образом, в автотрансформаторе существует не только магнитная, но и электрическая связь, которая возникает между обмотками первичного и вторичного вида. В настоящее время прибор выпускается в виде одно- и трехфазного, а также двух- или трехобмоточного устройства.

Читать еще:  Декор окна на кухне: идеи и советы по оформлению

Двухобмоточный трансформатор и автотрансформатор

Автотрансформаторы имеют определенный тип конструкции и некоторые особенности, представленные первой обмоткой, которая используется в качестве части второго контура агрегата или наоборот.

Поломку трансформатора можно определить при помощи мультиметра. Как проверить трансформатор мультиметром – особенности прямого и косвенного методов проверки.

Схему подключения трансформатора с трех мест вы найдете тут.

С принципом действия трансформатора 220 на 12 вольт вы можете ознакомиться по ссылке.

Принцип действия

Наиболее важные характеристики принципа действия стандартного автотрансформатора определены особенностью подключения обмоточной части.

В процессе подключения к катушке тока переменного типа внутри сердечника отмечается наличие магнитного потока.

Каждый виток на этом этапе эксплуатации прибора характеризуется индукцией электродвижущей силы с идентичной величиной.

Таким образом, принцип работы прибора объясняется стандартной схемой автотрансформатора, а в результате подсоединения нагрузки наблюдается перемещение вторичного электрического потока по обмотке. В это же время по проводнику осуществляется движение первичного тока. В результате величины двух потоков суммируются, поэтому на участок обмотки осуществляется подача незначительных по величине показателей электрического тока.

Советы и рекомендации

В настоящее время наряду с однофазными приборами находят достаточно широкое применение и устройства трехфазного типа, отличающиеся обмоткой. Существуют современные трёхфазные автотрансформаторы, имеющие два и три контура.

  • дифференциальная разновидность, предупреждающая выход из строя при любых нарушениях в обмотке;
  • принцип токовой отсечки, корректирующий неполадки, возникшие на ошинковках или вводах;
  • высокоэффективная токовая защита, которая четко срабатывает в условиях повреждения агрегата;
  • газовый вид, оповещающий даже о выделениях или понижении количества маслянистой жидкости.

Токовые трансформаторы – важное защитное свойство релейного типа. Схема подключения трансформатора тока – варианты монтажа вы найдете на нашем сайте.

Для чего необходим провод заземления? Подробно о назначении рассмотрим далее.

Конструкцией предусмотрена защита при появлении замыкания или перегрузки, но прибор не подлежит эксплуатации, если замечено повреждение изолирующего слоя, отмечается сбой на соединительных участках, присутствуют сторонние звуки или слишком сильная вибрация, а также прибор имеет на корпусе выраженные трещины или многочисленные сколы.

Видео на тему

АВТОТРАНСФОРМАТОР

особый вид трансформатора, преобразующего данное (первичное) напряжение переменного тока в желаемое (вторичное) при помощи только одной обмотки, играющей роль и первичной и вторичной обмоток. А. применяется вместо обычных трансформаторов в тех случаях, когда разница между первичным и вторичным напряжением сравнительно невелика.

Для получения пониженного напряжения первичное напряжение подводится к концам обмотки; тогда пониженное напряжение получается от нек-рой части обмотки, причем вся обмотка находится под полным напряжением сети, а каждый виток ее—под напряжением во столько раз меньшим, сколько витков во всей обмотке. Так. обр., взяв ответвление от части витков обмотки, получают во вторичной цепи напряжение, равное примерно сумме напряжений взятого числа витков. Для получения повышенного напряжения первичное напряжение подводится к части витков обмотки, и тогда на концах ее получается повышенное напряжение. Обычно обмотка имеет ряд ответвлений для получения напряжений различной величины.

Технический железнодорожный словарь. – М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство . Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941 .

Смотреть что такое “АВТОТРАНСФОРМАТОР” в других словарях:

автотрансформатор — автотрансформатор … Орфографический словарь-справочник

автотрансформатор — Трансформатор, две или более обмоток которого гальванически связаны так, что они имеют общую часть [ГОСТ 16110 82] [ОАО РАО “ЕЭС России” СТО 17330282.27.010.001 2008] автотрансформатор Трансформатор, в котором две или большее число… … Справочник технического переводчика

автотрансформатор — дивизор Словарь русских синонимов. автотрансформатор сущ., кол во синонимов: 2 • дивизор (2) • … Словарь синонимов

АВТОТРАНСФОРМАТОР — электрический трансформатор с одной обмоткой, имеющей несколько выводов для подключения к источнику переменного тока и к нагрузке. Мощные автотрансформаторы применяются для связи электрических сетей, имеющих близкие значения напряжений,… … Большой Энциклопедический словарь

АВТОТРАНСФОРМАТОР — (Auto transformer) трансформатор с одной обмоткой, в цепь высокого напряжения которого включается вся обмотка, а в цепь низкого лишь часть этой обмотки. А. применяется для понижения напряжения, напр. при пуске в ход двигателей переменного тока. В … Морской словарь

Читать еще:  Как правильно клеить обои

АВТОТРАНСФОРМАТОР — электрический (см.), у которого обмотка низшего напряжения WH является частью обмотки высшего напряжения WB. А. применяют в пусковых устройствах для плавного регулирования напряжения UB, Uн при пользовании бытовыми электроприборами, телевизорами … Большая политехническая энциклопедия

автотрансформатор — (см. авто. ) электрический трансформатор, у которого обмоткой низшего напряжения служит часть обмотки высшего напряжения (обмотки соединены друг с другом гальванически); примен. в пусковых устройствах, мощных электродвигателях переменного тока,… … Словарь иностранных слов русского языка

автотрансформатор — 3.2 автотрансформатор: Трансформатор, две или более обмоток которого гальванически связаны так, что они имеют общую часть. Источник: СТО 17330282.27.140.008 2008: Системы питания собс … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

АВТОТРАНСФОРМАТОР — электрич. трансформатор, у к рого обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. Ко эфф. трансформации п = Uв/Uн = Wв/Wн, где Uв высшее напряжение, Uн низшее напряжение, Wв и Wн числа витков обмоток А. (см. рис.). При… … Большой энциклопедический политехнический словарь

АВТОТРАНСФОРМАТОР — электрический трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения (Болгарский язык; Български) автотрансформатор (Чешский язык; Čeština) autotransformator (Немецкий язык; Deutsch) Spartransformator… … Строительный словарь

Автотрансформатор-применение и использование

Автотрансформаторы -это специальные силовые трансформаторы ,намотанные одной обмоткой с отводами. Приставка «авто» здесь не определяет какой-либо автоматический процесс, а указывает на то что задействована только одна катушка, которая работает одна. Эти трансформаторы являются отличным выбором для использования в устройствах, требующих низкое напряжение.

Надо иметь в виду что наиболее рационально их использовать при небольших коэффициентах трансформации. При увеличении коэффициента трансформации, например 220В -12В автотрансформатор применять уже смысла не имеет.

В энергетике — автотрансформаторы широко используются в силовых цепях .Отлично работают на различных классах напряжения, до 132 кВ для передачи электроенергии. В длинных линиях электропередач, автотрансформаторы с автоматическим регулированием применяют для осуществления связи сетей высокого напряжения с близкими по напряжению сетями. Коэффициент трансформации в таких устройствах обычно не превосходит 2 – 2,5.

В аудиосистемах — автотрансформаторы используются в аудио-устройствах, которые адаптируют акустические системы к постоянному напряжению аудио распределительной системы, и для согласования импеданса.

В железнодорожном транспорте — автотрансформаторы применяются на железных дорогах для связи контактного провода с рельсой и с проводником питания для увеличения полезного расстояния передачи ,а также уменьшения помех, индуцированных во внешнее оборудование.

В промышленности -силовые трехфазные автотрансформаторы применяют для снижения тока запуска электродвигателей.

В быту -в составе сервоприводных механических стабилизаторов напряжения. Этот тип стабилизаторов отличается сложностью изготовления и стоимостью. Однако является наиболее точным при изменении напряжения,т.к. позволяет изменять напряжение с небольшим шагом и ,самое главное,плавно.

Ниже приведем несколько вариантов применения автотрансформаторов.

Испытание электронного устройства после ремонта — после ремонта, для испытания прибора необходимо подать на него номинальное напряжение. Лабораторный автотрансформатр (ЛАТР) позволяет подавать уменьшенное напряжение и мониторить процесс испытания. Если высокое напряжение подается сразу, без тестирования, прибор выгорает. Можно также подключить старый усилитель или радио с помощью автотрансформатора. Электролитические конденсаторы могут быть восстановлены если подавать на них пониженное напряжение.

Для регулировки напряжения питания переменного тока — автотрансформатор может легко регулировать выходное напряжение источника питания переменного тока. В настоящее время автотрансформаторы применяются для изменения напряжения , подаваемого на электродвигатели. Таким образом позволяют регулировать скорость вращения. Аналогично могут использоваться в системах нагрева. Где изменение нагрева спирали достигается, изменением напряжения на автотрансформаторе. Например в устройствах резки плит из стиродура и пенопласта позволяют регулировать напряжение и ,соответственно, поддерживать рабочую температуру.

Для компенсации падения напряжения в линии электропередач — длинные линии электропередач страдают от падения напряжения у потребителя, при большом отборе мощности. Автотрансформатор может компенсировать эту потерю напряжения.

В конструкции с нерегулируемым источником питания постоянного тока — нерегулируемый источник питания постоянного тока может быть построен с помощью автотрансформатора. Тем не менее, это должно быть сделано только тогда, когда это допустимо с точки зрения безопасности. Автотрансформаторы не позволяют гальванически развязать цепи высокого и низкого напряжения. Они электрически связаны. Таким образом риск поражения током возрастает.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector