O que é um Autotransformador?
Um autotransformador (ou autotransformador) é um tipo de transformador eléctrico com apenas um enrolamento. O prefixo “auto” refere-se à bobina única agindo sozinha (grego para “self”) – não a qualquer mecanismo automático. Um auto transformador é semelhante a um transformador de dois enrolamentos, mas varia na forma como os enrolamentos primário e secundário do transformador estão inter-relacionados.
Autotransformador Teoria
Em um auto transformador, um único enrolamento é usado como enrolamento primário, bem como enrolamento secundário. Mas em dois enrolamentos são usados dois enrolamentos diferentes para fins primários e secundários. Um diagrama de circuito do transformador automático é mostrado abaixo.
O enrolamento AB do total de enrolamentos N1 é considerado como enrolamento primário. Este enrolamento é batido a partir do ponto ′C′ e a porção BC é considerada secundária. Vamos assumir que o número de voltas entre os pontos ′B′ e ′C′ é N2.
Se a tensão V1 for aplicada sobre o enrolamento, ou seja, entre ′A′ e ′C′.
Hence, a tensão através da porção BC do enrolamento, será,
Como a porção BC do enrolamento é considerada secundária, pode-se facilmente entender que o valor da constante ′k′ não é mais que a relação de rotação ou relação de tensão desse auto transformador. Quando a carga é conectada entre terminais secundários, ou seja, entre ′B′ e ′C′, a corrente de carga I2 começa a fluir. A corrente no enrolamento secundário ou comum é a diferença de I2 e I1.
Poupança de Cobre no Transformador Automático
Agora vamos discutir a poupança de cobre no transformador automático em comparação com o transformador convencional de dois enrolamentos.
Sabemos que o peso do cobre de qualquer enrolamento depende do seu comprimento e área da secção transversal. Novamente o comprimento do condutor no enrolamento é proporcional ao seu número de voltas e a área do corte transversal varia com a corrente nominal.
Então o peso do cobre no enrolamento é diretamente proporcional ao produto do número de voltas e da corrente nominal do enrolamento.
Assim, o peso do cobre na secção AC é proporcional a,
e de forma semelhante, o peso do cobre na secção BC é proporcional a,
Hence, o peso total do cobre no enrolamento do auto transformador é proporcional a,
Hence, o peso total do cobre no enrolamento do auto transformador é proporcional a,
De forma semelhante pode ser provado, o peso do cobre em dois transformadores de enrolamento é proporcional a,
Vamos assumir que Wa e Wtw são peso de cobre em transformador automático e dois transformadores de enrolamento respectivamente,
∴ Economia de cobre em transformador automático comparado com dois transformadores de enrolamento,
Auto transformador emprega apenas um enrolamento por fase, contra dois enrolamentos distintos num transformador convencional.
- Para relação de transformação = 2, o tamanho do auto transformador seria aproximadamente 50% do tamanho correspondente de dois transformadores de enrolamento. Para a relação de transformação, digamos 20, no entanto o tamanho seria de 95%. A economia no custo do material não está, naturalmente, na mesma proporção. A economia de custo é apreciável quando a relação de transformador é baixa, ou seja, inferior a 2. Assim, o auto transformador é menor em tamanho e mais barato.
- Um auto transformador tem maior eficiência do que dois transformadores enrolados. Isto é devido à menor perda óhmica e perda do núcleo devido à redução do material do transformador.
- O transformador automático tem melhor regulação de tensão, uma vez que a queda de tensão na resistência e reactância do enrolamento único é menor.
Desvantagens do uso do auto transformador
As desvantagens de um auto transformador incluem:
- Por causa da condutividade eléctrica dos enrolamentos primário e secundário, o circuito de tensão mais baixa é susceptível de ser impressionado pela tensão mais alta. Para evitar avarias no circuito de baixa tensão, torna-se necessário projectar o circuito de baixa tensão para suportar uma tensão mais elevada.
- O fluxo de fuga entre os enrolamentos primário e secundário é pequeno e, portanto, a impedância é baixa. Isto resulta em correntes de curto-circuito mais severas em condições de falha.
- As conexões nos lados primário e secundário têm necessariamente de ser as mesmas, excepto quando se utilizam ligações em estrela interligadas. Isto introduz complicações devido à mudança de ângulo de fase primário e secundário, particularmente no caso de conexões delta/delta.
- Por causa do neutro comum em um transformador automático estrela/estrela conectado não é possível aterrar o neutro de um lado apenas. Ambos os seus lados devem ter a sua neutralidade ou terra ou isolados.
- É mais difícil manter o equilíbrio electromagnético do enrolamento quando são fornecidos tappings de ajuste de tensão. Deve-se saber que o fornecimento de roscas em um transformador automático aumenta consideravelmente o tamanho do quadro do transformador. Se a gama de roscas for muito grande, as vantagens obtidas no custo inicial são perdidas para um grande evento.
Aplicações de Transformadores Automáticos
As aplicações de um transformador automático incluem:
- Compensar quedas de tensão aumentando a tensão de alimentação nos sistemas de distribuição.
- Transformadores automáticos com um número de roscas são utilizados para o arranque de motores de indução e síncronos.
- Transformador automático é utilizado como variável variável em laboratório ou onde são necessárias variáveis contínuas em gamas amplas.