Трансформатор та автотрансформатор відмінність схеми. Що таке автотрансформатор? Дивитись що таке "автотрансформатор" в інших словниках
Існують ситуації, за яких необхідно змінювати напругу у відносно невеликих межах. Найлегше здійснити це за допомогою однообмотувальних трансформаторів, які також називають автотрансформаторами. У тому випадку, якщо коефіцієнт трансформації не сильно відрізняється від одиниці, то різниця між струмами у первинній та вторинній обмотках буде невеликою. Якщо об'єднати обидві ці обмотки вийде схема звичайнісінького автотрансформатора. Ці трансформатори належать до групи пристроїв спеціального призначення.
Головна відмінність автотрансформаторів від звичайних трансформаторів є тим фактом, що у них обмотка найнижчої напруги є невід'ємною частиною обмотки найвищої напруги. Іншими словами, ланцюги у цих обмоток мають, крім магнітного, ще й гальванічну зв'язок. Для того щоб отримати підвищення або зниження напруги, необхідно відповідним чином включити обмотки автотрансформатора. Найдоцільніше використовувати їх у тих випадках, коли потрібна незначна зміна напруги. Тоді частина обмотки, що з'єднує обидва ланцюги, може бути виконана з тонкого дроту, що дозволяє заощадити метал і, зрозуміло, засоби.
Принцип дії автотрансформаторів
Також за допомогою автотрансформатора можна значно заощадити на сталі, яка використовується для виготовлення магніту дроту. Якщо врахувати той факт, що ця ділянка є досить тривалою, то економія виходить суттєвою. В інших електромагнітних перетворювачах передача енергії відбувається через магнітне поле між двома обмотками. В автотрансформаторах вона здійснюється як через магнітне поле, так і через безпосередній електричний зв'язок.
Подібні пристрої вже встигли показати себе виключно з гарного боку. Автотрансформатори відмінно конкурують із традиційними двообмотувальними трансформаторами. Але тільки тоді, коли їхній коефіцієнт трансформації не сильно відрізняється від одиниці. За великим рахунком, автотрансформатори щодо конструкції мало чим відрізняються від трансформаторів. Вони так само є стрижні магнітопроводу, на яких встановлюються дві обмотки, від яких беруться висновки. Більшість деталей, що використовуються в автотрансформаторах, застосовують і в двообмотувальних трансформаторах.
АВТОТРАНСФОРМАТОР
АВТОТРАНСФОРМАТОР
особливий вид трансформатора, що перетворює дане (первинне) змінного струму в бажане (вторинне) за допомогою лише однієї обмотки, що грає роль і первинної та вторинної обмоток. А. застосовується замість звичайних трансформаторів у тих випадках, коли різниця між первинною та вторинною напругою порівняно невелика.
Для отримання зниженої напруги первинна напруга підводиться до кінців обмотки; тоді знижена напруга виходить від деякої частини обмотки, причому вся обмотка знаходиться під повною напругою мережі, а кожен виток її-під напругою в стільки разів меншим, скільки витків у всій обмотці. Так. обр., взявши відгалуження від частини витків обмотки, отримують у вторинному ланцюзі напругу, що дорівнює приблизно сумі напруг узятого числа витків. Для отримання підвищеної напруги первинна напруга підводиться до частини витків обмотки і тоді на кінцях її виходить підвищена напруга. Зазвичай обмотка має ряд відгалужень для отримання напруги різної величини.
Технічний залізничний словник. - М: Державне транспортне залізничне видавництво. М. М. Васильєв, О. М. Ісаакян, Н. О. Рогінський, Я. Б. Смолянський, Ст А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941 .
Синоніми:
Дивитись що таке "АВТОТРАНСФОРМАТОР" в інших словниках:
Автотрансформатор … Орфографічний словник-довідник
автотрансформатор- Трансформатор, дві або більше обмоток якого гальванічно пов'язані так, що вони мають загальну частину [ГОСТ 16110 82] [ВАТ РАТ "ЄЕС Росії" СТО 17330282.27.010.001 2008] автотрансформатор Трансформатор, в якому дві або більше ... Довідник технічного перекладача
Дивізор Словник російських синонімів. автотрансформатор сущ., кіл у синонімів: 2 дивізор (2) … Словник синонімів
Електричний трансформатор з однією обмоткою, що має кілька висновків для підключення до джерела змінного струму та навантаження. Потужні автотрансформатори застосовуються для зв'язку електричних мереж, що мають близькі значення напруги. Великий Енциклопедичний словник
- (Auto transformer) трансформатор з однією обмоткою, в ланцюг високої напруги якого включається вся обмотка, а в ланцюг низького лише частина цієї обмотки. А. застосовується зниження напруги, напр. під час пуску в хід двигунів змінного струму. У … Морський словник - 3.2 автотрансформатор: Трансформатор, два чи більше обмоток якого гальванічно пов'язані так, що вони мають загальну частину.
Призначення, будову та принцип дії автотрансформаторів
У деяких випадках необхідно змінювати напругу в невеликих межах. Це найпростіше зробити не , а однообмотувальними, званими автотрансформаторами. Якщо коефіцієнт трансформації мало відрізняється від одиниці, то різниця між величиною струмів у первинній та у вторинній обмотках буде невелика. Що ж станеться, якщо поєднати обидві обмотки? Вийде схема автотрансформатора (рис. 1).
Автотрансформатор відносять до трансформаторів спеціального призначення. Автотрансформатори відрізняються від трансформаторів тим, що вони обмотка нижчої напруги є частиною обмотки вищої напруги, т. е. ланцюга цих обмоток мають як магнітну, а й гальванічну зв'язок.
Залежно від включення обмоток автотрансформатора можна отримати підвищення чи зниження напруги.
Мал. 1 Схеми однофазних автотрансформаторів: а - понижуючого, б - підвищує.
Якщо приєднати джерело змінної напруги до точок А і Х, то в осерді виникне змінний магнітний потік. У кожному з витків обмотки індуктуватиметься ЕРС однієї й тієї ж величини. Очевидно, між точками а та Х виникне ЕРС, рівна ЕРС одного витка, помноженої на число витків, укладених між точками а та Х.
Якщо приєднати до обмотки в точках a і Х якесь навантаження, то вторинний струм I2 буде проходити в частині обмотки і саме між точками a і Х. і по ділянці a Х протікатиме дуже невеликий за величиною струм, який визначається різницею цих струмів. Це дозволяє частину обмотки зробити із дроту малого перерізу, щоб заощадити мідь. Якщо взяти до уваги, що ця ділянка становить більшу частину всіх витків, то й економія міді виходить дуже відчутною.
Таким чином, автотрансформатори доцільно використовувати для незначного зниження або підвищення напруги, коли в частині обмотки, що є загальною для обох ланцюгів автотрансформатора, встановлюється зменшений струм, що дозволяє виконати її більш тонким проводом і заощадити кольоровий метал. Одночасно з цим зменшується витрата сталі на виготовлення магнітопроводу, переріз якого виходить менше, ніж у трансформатора.
У електромагнітних перетворювачах енергії - трансформаторах - передача енергії з однієї обмотки до іншої здійснюється магнітним полем, енергія якого зосереджена в магнітопроводі. В автотрансформаторах передача енергії здійснюється як магнітним полем, так і за рахунок електричного зв'язку між первинною та вторинною обмотками.
Трансформатор та автотрансформатор
Автотрансформатори успішно конкурують з двообмотувальними трансформаторами, коли їхній коефіцієнт трансформації - мало відрізняється від одиниці і але більше 1,5 - 2. При коефіцієнті трансформації понад 3 автотрансформатори себе не виправдовують.
У конструктивному відношенні автотрансформатори мало відрізняються від трансформаторів. На стрижнях магнітопроводу розташовуються дві обмотки. Висновки беруться від двох обмоток та загальної точки. Більшість деталей автотрансформатора у конструктивному відношенні не відрізняються від деталей трансформатора.
Лабораторні автотрансформатори (ЛАТРи)
Автотрансформатори застосовуються також у низьковольтних мережах як лабораторні регулятори напруги невеликої потужності (ЛАТР). У таких автотрансформаторах регулювання напруги здійснюється при переміщенні ковзного контакту витками обмотки.
Лабораторні регульовані однофазні автотрансформатори складаються з кільцеподібного феромагнітного магнітопроводу, обмотаного одним шаром ізольованого мідного дроту (рис. 2).
Від цієї обмотки зроблено кілька постійних відгалужень, що дозволяє використовувати ці пристрої як автотрансформатори, що знижують або підвищують, з певним постійним коефіцієнтом трансформації. Крім того, на поверхні обмотки, очищеної від ізоляції, є вузька доріжка, по якій переміщують щітковий або роликовий контакт для отримання вторинної напруги, що плавно регулюється, в межах від нуля до 250 В.
При замиканні сусідніх витків в ЛАТР не відбувається виткових замикань, тому що струми мережі та навантаження в сумісній обмотці автотрансформатора близькі один до одного і спрямовані зустрічно.
Лабораторні автотрансформатори виготовляють номінальною потужністю 0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА.
Лабораторний автотрансформатор (ЛАТР)
Трифазні автотрансформатори
Поряд з однофазними двообмотувальними автотрансформаторами часто застосовуються трифазні двообмотувальні та трифазні триобмотувальні автотрансформатори.
У трифазних автотрансформаторах фази зазвичай з'єднують зіркою із виведеною нейтральною точкою (рис. 3). При необхідності пониження напруги електричну енергію підводять до затискачів А, В, С і відводять від затискачів а, b, с, а при підвищенні напруги - навпаки. Їх застосовують як пристрої для зниження напруги при пуску потужних двигунів, а також для ступінчастого регулювання напруги на затискачах електричних печей.
Мал. 3. Схема трифазного автотрансформатора зі з'єднанням фаз обмотки зіркою з виведеною нейтральною точкою
Трифазні високовольтні триобмотувальні трансформатори використовуються також у високовольтних електричних мережах.
Трифазні автотрансформатори, як правило, на боці вищої напруги з'єднуються у зірку з нульовим дротом. З'єднання в зірку забезпечує зниження напруги, на яку розраховується ізоляція автотрансформатора.
Застосування автотрансформаторів покращує ККД енергосистем, забезпечує зниження вартості передачі енергії, але призводить до збільшення струмів короткого замикання.
Недоліки автотрансформаторів
Недоліком автотрансформатора є необхідність виконання ізоляції обох обмоток на більшу напругу, оскільки обмотки мають електричний зв'язок.
Істотний недолік автотрансформаторів - гальванічний зв'язок між первинним і вторинним ланцюгами, що не дозволяє використовувати їх як силові в мережах 6 - 10 кВ при зниженні напруги до 0,38 кВ, так як напруга 380 В підводиться до обладнання, на якому працюють люди.
При аваріях через наявність електричного зв'язку між обмотками в автотрансформаторі вища напруга може виявитися прикладеною до нижчої обмотки. При цьому всі частини установки, що експлуатується, виявляться з'єднаними з високовольтною частиною, що не допускається за умовами безпеки обслуговування і через можливість пробою ізоляції струмопровідних частин приєднаного електроустаткування.
Трансформатори є досить різноманітною групою обладнання, що має суттєві внутрішні відмінності за призначенням та конструктивними особливостями. Крім того, робота різного обладнання потребує різної напруги. Існують середні значення. Які враховуються під час складання технічного допуску на підключення. Наприклад, домашні побутові прилади розраховані на 220, а то й на 110 В. А ось обладнання промислового типу використовує 380 В. Для них передбачені свої варіанти, більш легкі та недорогі. Але перш ніж зважитися на використання, слід знати, в чому різниця між трансформатором і автотрансформатором.
Навіщо знижують напругу?
Передача електроенергії на далекі відстані вимагає високих показників напруги, інакше втрати при транспортуванні енергії зроблять процес нерентабельним. Але щоб використовувати електроенергію в промислових і, тим більше, побутових цілях, потрібне її зниження. Робиться це поступово завдяки системі трансформаторів, а також їх більш мобільних аналогів — автотрансформаторів.
Незважаючи на те, що всі прилади такого типу покликані перетворити вихідну напругу бажаного, трансформатори можна розділити на два типи. Перші — підвищуючі — збільшують напругу, підтримуючи її достатньому рівні продовження транспортування чи використання у промислових цілях. Другі - знижуючі - навпаки, знижують напругу, дозволяючи використовувати енергію в побутових цілях.
Що являють собою обидва пристрої?
Будь-який трансформатор – це прилад статичного типу, який перетворює змінний струм, частоту, а також кількість фаз. Цей пристрій включає дві або більше обмоток, які намотуються на один для всіх сердечник зі сталі. Одна з обмоток обов'язково має бути підключена до джерела змінного струму. Інші можуть бути пов'язані з кінцевими споживачами. В результаті між ними спостерігається як електромагнітний, так і електричний зв'язок. Додатково обмотка автотрансформатора оснащена трьома і більше висновками, тобто є можливість підключатися до різних висновків і, відповідно, отримувати різні значення напруги.
В основі принципу роботи лежить відома електромагнітна індукція. Простіше кажучи, магнітний потік, що змінюється при проходженні через обмотку, утворює в ній електрорушійну силу.
Такий тип трансформаторів чудово підходить для зміни напруги у порівняно малому діапазоні.
У чому відмінності трансформатора від автоваріанту?
Різниця між трансформатором та автотрансформатором – це число обмоток. Більше – у трансформаторів, автотрансформатори мають лише один екземпляр.
Очевидні достоїнства автоваріантів виявляються при застосуванні в мережах з рівнем напруги від 150 кВ і більше. Ці прилади дешевші, та й втрати в обмотках у них значно менші. Розміром автотрансформатори теж поступаються своїм статичним аналогам.
Крім цього, у автотрансформаторів набагато вищий коефіцієнт корисної дії. Таке можливе завдяки частковому перетворенню потужності. Вартісні переваги обґрунтовуються меншою витратою матеріалів, а відповідно, меншою масою та більшою компактністю.
Його переваги та недоліки
Основна конструктивна відмінність автотрансформатора від трансформатора полягає в тому, що в автотрансформатор частина обмотки ВН є обмоткою ПН. У зв'язку з цим енергія з первинного ланцюга у вторинну передається не тільки за рахунок магнітного зв'язку між цими ланцюгами, а й за рахунок безпосереднього електричного зв'язку цих ланцюгів. Розглянемо роботу однофазного знижувального автотрансформатора (рис. 3.2 а).
Ділянка обмотки аХ - загальний для первинної та вторинної ланцюгів. Нехтуючи струмом х. х., запишемо рівняння МДС:
I1 w AX + w aX I2 = 0.
Розділивши це рівняння на число витків обмотки w AX отримаємо рівняння струмів автотрансформатора:
I 1 + I 2 (w aX / w AX) = 0, або I 1 = - I 2 / k A , (3.5)
де k A = w AX / w aX - коефіцієнт трансформації автотрансформатора.-
По загальній частині витків аХ обмотки автотрансформатора проходить струм I12, рівний сумі алгебри струмів, тобто.
I 12 = I 1 + I 2. (3.6)
У знижувальному автотрансформаторі вторинний струм більший за первинний, тобто I2>I1. З цього випливає, що в цьому трансформаторі струм I12 у загальній частині витків аХ дорівнює різниці вторинного та первинного струмів:
I12 = I2-I1. (3.7)
Якщо коефіцієнт трансформації автотрансформатора трохи більше одиниці, то струми I1 і I2 мало відрізняються один від одного, а їхня різниця становить невелику величину. Це дозволяє виконати частину аХ обмотки автотрансформатора з дроту меншого перерізу.
Введемо поняття прохідної потужності автотрансформатора, що представляє собою всю потужність Spp=U2I2, що передається, з первинного ланцюга у вторинну. Крім того, розрізняють ще розрахункову потужність Sрасч, що є потужністю, що передається з первинної у вторинний ланцюг магнітним полем. Розрахунковою цю потужність називають тому, що розміри та вага трансформатора залежать від величини цієї потужності. У трансформаторі вся прохідна потужність є розрахунковою, оскільки між обмотками трансформатора існує лише магнітний зв'язок. Але в автотрансформаторі між первинним і вторинним ланцюгами крім магнітного зв'язку існує ще й електрична. Тому розрахункова потужність становить лише частину прохідної потужності, інша частина передається між ланцюгами без участі магнітного поля. На підтвердження цього розкладемо прохідну потужність автотрансформатора Sпр=I2U2 на складові. Скористаємося для цього виразом (3.7), з якого випливає, що I2 = I1+I12. Підставивши цей вираз у формулу прохідної потужності, отримаємо
S np = U2I2 = U 2 (I 1 + I 12) = U 2 I 1 + U 2 I 12 = S е + S розрах. (3.8)
Тут S е --U 2 I1- Потужність, що передається з первинного ланцюга автотрансформатора у вторинну завдяки електричному зв'язку між цими ланцюгами.
Таким чином, розрахункова потужність в автотрансформаторі S рас = U 2 I12 становить лише частину прохідної. Це дає можливість для виготовлення автотрансформатора використовувати магнітопровід меншого перерізу, ніж у трансформаторі рівної потужності.
Середня довжина витка_обмотки також стає меншою; отже, зменшується витрата міді на виконання обмотки авто-трансформатора Одночасно зменшуються магнітні та електричні втрати, а ККД автотрансформатора підвищується^
Таким чином, автотрансформатор порівняно з трансформатором рівної потужності має наступні переваги: меншою витратою активних матеріалів (мідь і електротехнічна нічна сталь), більш високим ККД, меншими розмірами і вартістю. У автотрансформаторів великої потужності ККД досягає 99,7%.
Зазначені переваги автотрансформатора тим значніші, чим більша потужність S Е, а отже, чим менша розрахункова частина прохідної потужності.
Потужність S Е, що передається з первинного у вторинний ланцюг завдяки електричному зв'язку між цими ланцюгами, визначається виразом
Se = U2I1 = U2I2/kA = S пр /k A , (3.9)
т. е. величина потужності S е назад пропорційна коефіцієнту трансформації автотрансформатора k A .
З графіка, зображеного на рис. 3.3 видно, що застосування автотрансформатора дає помітні переваги в порівнянні з двообмотувальним трансформатором лише при невеликих значеннях коефіцієнта трансформації. Наприклад, при k A = вся потужність автотрансформатора передається у вторинний ланцюг з допомогою електричного зв'язку між ланцюгами (S е /Sпр=1).
Найбільш доцільним є застосування автотрансформаторів з коефіцієнтом трансформації k A 2. При великій величині коефіцієнта трансформації переважне значення мають недоліки автотрансформатора, які перебувають у наступному:
Великі струми к.з. у випадках понижуючого автотрансформатора: при замиканні точок а і X (див. рис. 3.2, а) напруга U1 підводиться лише до невеликої частини витків Аа, які мають дуже малий опір к.з. У цьому випадку автотрансформатори не можуть захистити себе від руйнівної дії струмів к.з., тому струми к.з. повинні обмежуватися опором інших елементів електричної установки, що включаються до ланцюга автотрансформатора.
Електричний зв'язок сторони ВН зі стороною ПН; це вимагає посиленої електричної ізоляції всієї обмотки.
При використанні автотрансформаторів у схемах зниження напруги між проводами мережі ПН і землею виникає напруга, що дорівнює напругі між проводом і землею на стороні ВН.
Для забезпечення електробезпеки обслуговуючого персоналу не можна застосовувати автотрансформатори для живлення ланцюгів ПН від мережі ВН.