Autotransformator: Vad är det? (Definition, teori och diagram)

Vad är en autotransformator?

En autotransformator (eller autotransformator) är en typ av elektrisk transformator med endast en lindning. Prefixet ”auto” hänvisar till att den enda spolen agerar ensam (grekiska för ”själv”) – inte till någon automatisk mekanism. En autotransformator liknar en transformator med två lindningar men varierar i det sätt på vilket transformatorns primära och sekundära lindning är sammankopplade.

Autotransformatorns teori

I en autotransformator används en enda lindning som primärlindning såväl som sekundärlindning. Men i en transformator med två lindningar används två olika lindningar för primärt och sekundärt ändamål. Ett kretsschema för en autotransformator visas nedan.

Lindningen AB med totalt antal varv N1 betraktas som primärlindning. Denna lindning tappas från punkt ′C′ och delen BC betraktas som sekundär. Låt oss anta att antalet varv mellan punkterna ′B′ och ′C′ är N2.

Om V1 spänning läggs över lindningen, dvs. mellan ′A′ och ′C′.

Därmed blir spänningen över delen BC av lindningen,

Då BC-delen av lindningen betraktas som sekundär, kan det lätt förstås att värdet av konstanten ′k′ inte är något annat än varvtal eller spänningsförhållande för den autotransformatorn. När lasten ansluts mellan de sekundära terminalerna, dvs. mellan ′B′ och ′C′, börjar lastströmmen I2 att flöda. Strömmen i den sekundära lindningen eller den gemensamma lindningen är skillnaden mellan I2 och I1.

Kopparbesparingar i biltransformatorn

Nu ska vi diskutera besparingarna av koppar i biltransformatorn jämfört med en konventionell transformator med två lindningar.
Vi vet att kopparvikten i en lindning beror på dess längd och tvärsnittsarea. Återigen är längden på ledaren i lindningen proportionell mot antalet varv och tvärsnittsytan varierar med den nominella strömmen.
Så är kopparvikten i lindningen direkt proportionell mot produkten av antalet varv och lindningens nominella ström.

Därmed är kopparvikten i sektionen AC proportionell mot,

och på samma sätt är kopparvikten i sektionen BC proportionell mot,

Därmed är den totala kopparvikten i biltransformatorns lindning proportionell mot,

På liknande sätt kan det bevisas att kopparvikten i en transformator med två lindningar är proportionell mot,

N1I1 + N2I2 ⇒ 2N1I1 (Eftersom, i en transformator N1I1 = N2I2)
Låt oss anta att Wa och Wtw är kopparvikten i biltransformatorn respektive transformatorn med två lindningar,

∴ Kopparbesparing i biltransformatorn jämfört med transformatorn med två lindningar,


En autotransformator använder endast en enda lindning per fas jämfört med två tydligt åtskilda lindningar i en konventionell transformator.

Fördelar med att använda autotransformatorer

Fördelarna med en autotransformator är bland annat:

1. För transformationsförhållande = 2 skulle autotransformatorns storlek vara ungefär 50 % av motsvarande storlek för en transformator med två lindningar. För transformationsförhållande säg 20 skulle dock storleken vara 95 %. Besparingen i materialkostnad är naturligtvis inte i samma proportion. Kostnadsbesparingen är märkbar när transformatorförhållandet är lågt, dvs. lägre än 2. Auto transformatorn är alltså mindre i storlek och billigare.
2. En auto transformator har högre verkningsgrad än en transformator med två lindningar. Detta beror på mindre ohmsk förlust och kärnförlust på grund av att transformatormaterialet minskas.
3. Autotransformatorn har bättre spänningsreglering eftersom spänningsfallet i motstånd och reaktans i den enda lindningen är mindre.

Nackdelar med att använda autotransformator

Objekten med autotransformatorn har bl.a. följande nackdelar:

1. På grund av den elektriska ledningsförmågan hos primär- och sekundärlindningarna riskerar den lägre spänningskretsen att bli påverkad av högre spänning. För att undvika genombrott i den lägre spänningskretsen blir det nödvändigt att konstruera lågspänningskretsen så att den klarar högre spänning.
2. Läckageflödet mellan primär- och sekundärlindningarna är litet och därmed är impedansen låg. Detta resulterar i strängare kortslutningsströmmar under felförhållanden.
3. Förbindelserna på primär- och sekundärsidan måste nödvändigtvis vara desamma, utom vid användning av sammankopplade stjärnförbindelser. Detta medför komplikationer på grund av förändrad primär- och sekundärfasvinkel, särskilt vid delta/delta-anslutning.
4. På grund av gemensam neutral i en stjärn-/stjärneansluten autotransformator är det inte möjligt att jorda neutral på endast den ena sidan. Båda sidorna bör ha sin neutralitet antingen jordad eller isolerad.
5. Det är svårare att upprätthålla den elektromagnetiska balansen i lindningen när spänningsjusteringsuttag finns. Det bör vara känt att tillhandahållandet av avtappning på en autotransformator ökar transformatorns ramstorlek avsevärt. Om avstängningsområdet är mycket stort, förloras de fördelar som vunnits i den initiala kostnaden till stor händelse.

Användningsområden för autotransformatorer

Användningsområdena för en autotransformator är bland annat:

1. Kompensera spänningsfall genom att öka matningsspänningen i distributionssystem.
2. Autotransformatorer med ett antal avtappningar används för att starta induktions- och synkronmotorer.
3. Autotransformatorer används som variac i laboratorier eller där kontinuerlig variabel över breda områden krävs.