Autotransformere — enhed, principper, fordele og ulemper

Formål, enhed og princip for drift af autotransformere

I nogle tilfælde er det nødvendigt at variere spændingen over et lille område. Den nemmeste måde at gøre dette på er ikke dobbeltviklingstransformereog enkeltviklinger kaldet autotransformere. Hvis transformationsfaktoren er lidt forskellig fra enhed, så vil forskellen mellem størrelsen af ​​strømmene i den primære og i de sekundære viklinger være lille. Hvad sker der, hvis du kombinerer de to spoler? Du får et diagram over en autotransformer (fig. 1).

Autotransformatorer er klassificeret som specialtransformatorer. Autotransformatorer adskiller sig fra transformere ved, at deres lavspændingsvikling er en del af højspændingsviklingen, det vil sige, at kredsløbene i disse viklinger ikke kun har en magnetisk, men også en galvanisk forbindelse.

Afhængigt af inddragelsen af ​​autotransformatorens viklinger kan der forekomme en stigning eller et fald i spændingen.

Ris.1 Skemaer af enfasede autotransformatorer: a-trin ned, b-trin op.

Hvis du tilslutter en vekselspændingskilde til punkterne A og X, så vil der opstå en vekslende magnetisk flux i kernen. En EMF af samme størrelse vil blive induceret i hver af spolevindingerne. Det er klart, at der mellem punkterne a og X vil være en EMF svarende til EMF på en omgang gange antallet af lukkede vindinger mellem punkt a og X.

Hvis du fastgør enhver belastning til spolen i punkterne a og X, så vil den sekundære strøm I2 passere gennem en del af spolen og er mellem punkterne a og X. Men da primærstrømmen går gennem de samme vindinger I1, så vil de to strømme vil addere geometrisk, og en meget lille mængde strøm vil flyde langs sektionen aX, bestemt af forskellen mellem disse strømme. Dette gør det muligt at skære en del af viklingen fra en lille tråd for at spare kobber. Hvis vi tænker på, at dette afsnit udgør størstedelen af ​​alle omdrejninger, så er kobberøkonomien meget mærkbar.

Det er således tilrådeligt at bruge autotransformatorer til at reducere eller øge spændingen lidt, når der er indstillet en reduceret strøm i viklingsdelen, som er fælles for begge kredsløb i autotransformatoren, hvilket gør det muligt at gøre med en tyndere ledning og spare ikke-jernholdigt materiale. metaller. Samtidig falder forbruget af stål til fremstilling af et magnetisk kredsløb, hvis tværsnit er mindre end en transformator.

I elektromagnetiske energiomformere - transformere - udføres overførslen af ​​energi fra en spole til en anden af ​​et magnetfelt, hvis energi er koncentreret i det magnetiske kredsløb.I autotransformere transmitteres energi både gennem et magnetfelt og gennem en elektrisk forbindelse mellem primær- og sekundærviklingen.

Transformer og autotransformer

Autotransformatorer konkurrerer med succes med to-vindede transformere, når deres transformationsforhold er lidt forskelligt fra enhed og er mere end 1,5 - 2. Når transformationsforholdet er over 3, er autotransformatorer ikke berettigede.

Strukturelt adskiller autotransformatorer sig praktisk talt ikke fra transformere. Der er to spoler på kernerne i det magnetiske kredsløb. Ledningerne er taget fra to viklinger og et fælles punkt.De fleste autotransformatordele er strukturelt ikke til at skelne fra transformerdele.

Laboratorie autotransformere (LATR)

Autotransformere bruges også i lavspændingsnetværk som laveffekt laboratoriespændingsregulatorer (LATR'er). I sådanne autotransformatorer udføres spændingsregulering ved at flytte glidekontakten langs viklingens vindinger.

Laboratoriekontrollerede enfasede autotransformere består af et ringformet ferromagnetisk magnetisk kredsløb omviklet med et enkelt lag isoleret kobbertråd (fig. 2).

Der er lavet adskillige konstanthaner fra denne vikling, hvilket gør det muligt at bruge disse enheder som step-down eller step-up autotransformere med et vist konstant transformationsforhold. Derudover er der på overfladen af ​​spolen, renset for isolering, en smal bane, langs hvilken kontakten af ​​børsten eller rullen bevæger sig for at opnå en kontinuerligt justerbar sekundær spænding fra nul til 250 V.

Når tilstødende drejninger lukkes i LATR, sker der ingen drejningslukning, fordi linje- og belastningsstrømmene i den kombinerede vikling af autotransformatoren er tæt på hinanden og i modsatte retninger.

Laboratorieautotransformatorer produceres med en nominel effekt på 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Skematisk af en laboratoriestyret enfaset autotransformer

Laboratorie autotransformer (LATR)

Trefasede autotransformere

Sammen med enfasede to-vindede autotransformatorer anvendes ofte trefasede to-viklinger og trefasede tre-vindede autotransformere.

I trefasede autotransformere er faserne normalt forbundet i en stjerne med et spidst neutralt punkt (fig. 3). Hvis det er nødvendigt at reducere spændingen, tilføres elektrisk energi til terminalerne A, B, C og trækkes tilbage fra terminalerne a, b, s og med en stigning i spændingen - omvendt. De bruges som spændingsreduktionsanordninger ved start af kraftige motorer, samt til trinvis regulering af terminalspændingen. varmeelementer elektriske ovne.

Ris. 3. Skema af en trefaset autotransformer med en stjerneforbindelse af viklingsfaserne med neutralpunktet fjernet

Trefasede højspændingstransformere med tre viklinger bruges også i højspændingselektriske netværk.

Trefasede autotransformere er som regel på siden af ​​højere spænding forbundet i en stjerne med en neutral ledning. Stjerneforbindelsen giver det spændingsfald, som autotransformatorens isolering er designet til.

Brugen af ​​autotransformatorer forbedrer effektiviteten af ​​energisystemer, reducerer energitransmissionsomkostninger, men fører til en stigning i kortslutningsstrømme.

Ulemper ved autotransformere

Ulempen ved autotransformeren er behovet for at isolere de to viklinger for højere spænding, da viklingerne er elektrisk forbundet.

En væsentlig ulempe ved autotransformere er den galvaniske forbindelse mellem de primære og sekundære kredsløb, som ikke tillader dem at blive brugt som feedere i 6-10 kV netværk, når spændingen falder til 0,38 kV, da 380 V leveres til det udstyr, hvorpå mennesker arbejder.

I tilfælde af nedbrud på grund af tilstedeværelsen af ​​en elektrisk forbindelse mellem viklingerne i autotransformatoren, kan den højere spænding påføres den nederste vikling. I dette tilfælde vil alle dele af driftsinstallationen være forbundet med højspændingsdelen, hvilket ikke er tilladt på grund af vedligeholdelsessikkerhed og muligheden for at bryde isoleringen af ​​de ledende dele af det tilsluttede elektriske udstyr.

Højspændings autotransformere