Ce este un autotransformator?
Un autotransformator (sau autotransformator) este un tip de transformator electric cu o singură înfășurare. Prefixul „auto” se referă la o singură bobină care acționează singură (în greacă înseamnă „sine”) – nu la vreun mecanism automat. Un autotransformator este similar cu un transformator cu două înfășurări, dar variază în modul în care înfășurarea primară și secundară a transformatorului sunt legate între ele.
Teoria autotransformatoarelor
Într-un autotransformator, o singură înfășurare este folosită ca înfășurare primară, precum și ca înfășurare secundară. Dar în transformatorul cu două înfășurări se folosesc două înfășurări diferite pentru scop primar și secundar. O schemă de circuit a autotransformatorului este prezentată mai jos.
Înfășurarea AB cu numărul total de spire N1 este considerată înfășurare primară. Această înfășurare este luată din punctul ′C′, iar porțiunea BC este considerată secundară. Să presupunem că numărul de spire dintre punctele ′B′ și ′C′ este N2.
Dacă tensiunea V1 este aplicată la nivelul înfășurării, adică între ′A′ și ′C′.
În consecință, tensiunea prin porțiunea BC a înfășurării, va fi,
Pentru că porțiunea BC a înfășurării este considerată secundară, se poate înțelege cu ușurință că valoarea constantei ′k′ nu este altceva decât raportul de rotații sau raportul de tensiune al acelui autotransformator. Atunci când sarcina este conectată între bornele secundare, adică între ′B′ și ′C′, curentul de sarcină I2 începe să curgă. Curentul din înfășurarea secundară sau din înfășurarea comună este diferența dintre I2 și I1.
Economiile de cupru în transformatorul auto
Acum vom discuta despre economiile de cupru în transformatorul auto în comparație cu transformatorul convențional cu două înfășurări.
Știm că greutatea de cupru a oricărei înfășurări depinde de lungimea și de aria secțiunii transversale. Din nou, lungimea conductorului din înfășurare este proporțională cu numărul său de spire, iar aria secțiunii transversale variază în funcție de curentul nominal.
Atunci greutatea cuprului din înfășurare este direct proporțională cu produsul dintre numărul de spire și curentul nominal al înfășurării.
Prin urmare, greutatea cuprului în secțiunea AC este proporțională cu,
și, în mod similar, greutatea cuprului în secțiunea BC este proporțională cu,
În consecință, greutatea totală a cuprului din înfășurarea transformatorului auto este proporțională cu,
În mod similar se poate demonstra că, greutatea cuprului în transformatorul cu două înfășurări este proporțională cu,
Să presupunem că, Wa și Wtw sunt greutatea cuprului în transformatorul auto și, respectiv, în transformatorul cu două înfășurări,
∴ Economie de cupru în transformatorul auto în comparație cu transformatorul cu două înfășurări,
Transformatorul auto utilizează o singură înfășurare pe fază, față de două înfășurări distincte și separate într-un transformator convențional.
Avantajele utilizării autotransformatoarelor
Avantajele unui autotransformator includ:
- Pentru raportul de transformare = 2, dimensiunea autotransformatorului ar fi de aproximativ 50% din dimensiunea corespunzătoare a unui transformator cu două înfășurări. Pentru raportul de transformare să zicem 20 însă dimensiunea ar fi de 95 %. Economia de cost al materialului nu este, bineînțeles, în aceeași proporție. Economia de cost este apreciabilă atunci când raportul de transformare este mic, adică mai mic de 2. Astfel, transformatorul auto este mai mic ca dimensiune și mai ieftin.
- Un transformator auto are un randament mai mare decât un transformator cu două înfășurări. Acest lucru se datorează pierderilor ohmice și a pierderilor de miez mai mici datorită reducerii materialului transformatorului.
- Autotransformatorul are o mai bună reglare a tensiunii deoarece căderea de tensiune în rezistența și reactanța unei singure înfășurări este mai mică.
Dezavantajele utilizării autotransformatorului
Dezavantajele unui autotransformator includ:
- Din cauza conductivității electrice a înfășurărilor primare și secundare, circuitul de tensiune mai mică este susceptibil de a fi impresionat de o tensiune mai mare. Pentru a evita defectarea circuitului de tensiune inferioară, devine necesară proiectarea circuitului de joasă tensiune pentru a rezista la o tensiune mai mare.
- Fluxul de scurgere între înfășurările primare și secundare este mic și, prin urmare, impedanța este scăzută. Acest lucru duce la curenți de scurtcircuit mai severi în condiții de defect.
- Conexiunile de pe partea primară și cea secundară trebuie neapărat să fie identice, cu excepția cazului în care se utilizează conexiuni cu stea interconectată. Acest lucru introduce complicații din cauza modificării unghiului de fază primar și secundar, în special în cazul conexiunii triunghi/triunghi.
- Din cauza neutrului comun într-un autotransformator conectat stea/stea, nu este posibilă legarea la pământ a neutrului unei singure părți. Ambele părți ale acestora trebuie să aibă neutralitatea lor fie împământată, fie izolată.
- Este mai dificil de menținut echilibrul electromagnetic al înfășurării atunci când sunt prevăzute robineți de reglare a tensiunii. Trebuie să se știe că prevederea de prize pe un autotransformator mărește considerabil dimensiunea cadrului transformatorului. În cazul în care intervalul de priză este foarte mare, avantajele obținute la costul inițial se pierd într-un mare eveniment.
Aplicații ale autotransformatoarelor
Aplicațiile unui autotransformator includ:
- Compensarea căderilor de tensiune prin creșterea tensiunii de alimentare în sistemele de distribuție.
- Autotransformatoarele cu un număr de prize sunt folosite pentru pornirea motoarelor de inducție și sincrone.
- Autotransformatorul este folosit ca variac în laborator sau acolo unde este necesară variația continuă pe intervale largi.
.