Auto Transformator: Wat is het? (Definitie, Theorie & Schema)

Wat is een autotransformator?

Een autotransformator (of autotransformator) is een type elektrische transformator met slechts één wikkeling. Het voorvoegsel “auto” verwijst naar de enkele wikkeling die alleen werkt (Grieks voor “zelf”) – niet naar een automatisch mechanisme. Een autotransformator is vergelijkbaar met een transformator met twee wikkelingen, maar verschilt in de manier waarop de primaire en secundaire wikkeling van de transformator met elkaar zijn verbonden.

Autotransformator Theorie

In een autotransformator wordt één enkele wikkeling gebruikt als primaire wikkeling en als secundaire wikkeling. Maar in twee wikkelingstransformator worden twee verschillende wikkelingen gebruikt voor primaire en secundaire doeleinden. Een schakelschema van autotransformator wordt hieronder getoond.

De wikkeling AB van totale windingen N1 wordt beschouwd als primaire wikkeling. Deze wikkeling wordt afgetakt vanaf punt ′C′ en het gedeelte BC wordt beschouwd als secundair. Laten we aannemen dat het aantal windingen tussen de punten ′B′ en ′C′ N2 is.

Als over de wikkeling, d.w.z. tussen ′A′ en ′C′, spanning V1 wordt aangelegd.

Hence, de spanning over het gedeelte BC van de wikkeling, zal zijn,

Als BC gedeelte van de wikkeling wordt beschouwd als secundaire, kan het gemakkelijk worden begrepen dat de waarde van constante ′k′ is niets anders dan draait verhouding of spanning verhouding van die autotransformator. Wanneer de lading tussen secundaire terminals i.e. tussen ′B′ en ′C′ wordt verbonden, begint de ladingsstroom I2 te vloeien. De stroom in de secundaire wikkeling of gemeenschappelijke wikkeling is het verschil van I2 en I1.

Koper besparingen in Auto transformator

Nu zullen we bespreken de besparingen van koper in auto transformator in vergelijking met conventionele twee wikkeling transformer.
We weten dat het gewicht van koper van een wikkeling afhangt van de lengte en de dwarsdoorsnede. Opnieuw is de lengte van leider in het winden evenredig aan zijn aantal draaien en de dwarsdoorsnede varieert met geschatte current.
So gewicht van koper in het winden is recht evenredig aan product van aantal draaien en geschatte stroom van de windende.

Daarom is het gewicht van koper in de sectie AC evenredig aan,

en evenzo is het gewicht van koper in de sectie BC evenredig aan,

Hence, totaal gewicht van koper in de wikkeling van autotransformator evenredig aan,

Op soortgelijke wijze kan worden aangetoond, dat het gewicht van koper in een transformator met twee wikkelingen evenredig is aan,

N1I1 + N2I2 ⇒ 2N1I1 (Aangezien, in een transformator N1I1 = N2I2)
Let’s assume, Wa and Wtw are weight of copper in auto transformer and two winding transformer respectively,

∴ Besparing van koper in auto transformator vergeleken met twee wikkeling transformator,


Een spaartransformator slechts één wikkeling per fase in vergelijking met twee afzonderlijke wikkelingen in een conventionele transformator.

Voordelen van het gebruik van autotransformatoren

De voordelen van een autotransformator zijn onder meer:

1. Voor omzettingsverhouding = 2 zou de grootte van de autotransformator ongeveer 50% zijn van de overeenkomstige grootte van een transformator met twee wikkelingen. Voor omzettingsverhouding zeg 20 echter zou de grootte 95% zijn. De besparing in materiaalkosten is natuurlijk niet in dezelfde verhouding. De kostenbesparing is aanzienlijk wanneer de verhouding van de transformator laag is, d.w.z. lager dan 2. De spaartransformator is dus kleiner en goedkoper.
2. Een spaartransformator heeft een hoger rendement dan een transformator met twee wikkelingen. Dit is wegens minder ohmse verliezen en kernverlies toe te schrijven aan vermindering van transformatormateriaal.
3. Een autotransformator heeft betere voltageregeling aangezien de voltagedaling in weerstand en reactantie van de enige wikkeling minder is.

Nadelen van het Gebruik van Autotransformator

De nadelen van een autotransformator omvatten:

1. Wegens elektrische geleidbaarheid van de primaire en secundaire wikkelingen is de lagere voltagekring aansprakelijk om door hogere spanning te worden ondergedrukt. Om defecten in de lagere spanningskring te vermijden, wordt het noodzakelijk om de lage spanningskring te ontwerpen om hogere spanning te weerstaan.
2. De lekkageflux tussen de primaire en secundaire wikkelingen is klein en vandaar is de impedantie laag. Dit resulteert in ernstigere kortsluitstromen onder storingsomstandigheden.
3. De verbindingen aan primaire en secundaire zijde moeten noodzakelijkerwijs dezelfde zijn, behalve bij gebruik van onderling verbonden sterverbindingen. Dit introduceert complicaties als gevolg van veranderende primaire en secundaire fasehoek in het bijzonder in het geval van delta/delta verbinding.
4. Omwille van gemeenschappelijke nul in een ster/ster verbonden autotransformator is het niet mogelijk om de nul van slechts één zijde te aarden. Beide zijden moeten hun neutraliteit ofwel geaard ofwel geïsoleerd hebben.
5. Het is moeilijker om het elektromagnetisch evenwicht van de wikkeling te handhaven wanneer spanningsaanpassingstappunten zijn voorzien. Het moet bekend zijn dat het voorzien van aftakkingen op een autotransformator de framegrootte van de transformator aanzienlijk vergroot. Indien het bereik van de aftakkingen zeer groot is, gaan de voordelen die zijn verkregen in de initiële kosten voor een groot deel verloren.

Toepassingen van autotransformatoren

De toepassingen van een autotransformator omvatten:

1. Compensatie van spanningsdalingen door het opvoeren van de voedingsspanning in distributiesystemen.
2. Autotransformatoren met een aantal onttrekking worden gebruikt voor het starten van inductie en synchrone motoren.
3. Autotransformator wordt gebruikt als variac in laboratorium of waar continue variabele over brede bereiken zijn required.