Autotransformatoriai – įrenginys, principai, privalumai ir trūkumai

Autotransformatorių paskirtis, įtaisas ir veikimo principas

Kai kuriais atvejais įtampą reikia keisti nedideliu diapazonu. Lengviausias būdas tai padaryti nėra dvigubos apvijos transformatoriaiir vienos apvijos, vadinamos autotransformatoriais. Jei transformacijos koeficientas šiek tiek skiriasi nuo vienybės, tada skirtumas tarp srovių dydžio pirminėje ir antrinėje apvijoje bus mažas. Kas atsitiks, jei sujungsite dvi rites? Gausite autotransformatoriaus schemą (1 pav.).

Autotransformatoriai priskiriami specialios paskirties transformatoriams. Autotransformatoriai nuo transformatorių skiriasi tuo, kad jų žemos įtampos apvija yra aukštesnės įtampos apvijos dalis, tai yra šių apvijų grandinės turi ne tik magnetinį, bet ir galvaninį ryšį.

Priklausomai nuo autotransformatoriaus apvijų įtraukimo, gali padidėti arba sumažėti įtampa.

Ryžiai.1 Vienfazių autotransformatorių schemos: a-step-down, b-step-up.

Jei prie taškų A ir X prijungsite kintamos įtampos šaltinį, šerdyje atsiras kintamasis magnetinis srautas. Kiekviename ritės posūkyje bus sukeltas tokio pat dydžio EML. Akivaizdu, kad tarp taškų a ir X bus EML, lygus vieno apsisukimo EML, padauginus iš apsisukimų tarp taškų a ir X skaičių.

Jei prie ritės taškuose a ir X pritvirtinsite bet kokią apkrovą, antrinė srovė I2 ​​praeis per dalį ritės ir yra tarp taškų a ir X. Bet kadangi pirminė srovė eina per tuos pačius posūkius I1, tada dvi srovės susidės geometriškai ir išilgai atkarpos aX tekės labai mažas srovės kiekis, nulemtas šių srovių skirtumo. Tai leidžia nupjauti dalį apvijos iš mažo ilgio vielos, kad būtų taupomas varis. Jei manome, kad ši sekcija sudaro didžiąją dalį visų posūkių, vario ekonomika yra labai pastebima.

Taigi, norint šiek tiek sumažinti arba padidinti įtampą, patartina naudoti autotransformatorius, kai apvijos dalyje nustatoma sumažinta srovė, kuri yra bendra abiem autotransformatoriaus grandinėms, o tai leidžia daryti su plonesniu laidu ir sutaupyti spalvotųjų metalų. metalai. Kartu mažėja plieno sąnaudos magnetinei grandinei, kurios skerspjūvis mažesnis nei transformatoriaus, gamybai.

Elektromagnetiniuose energijos keitikliuose – transformatoriuose – energijos perdavimas iš vienos ritės į kitą vykdomas magnetiniu lauku, kurio energija sutelkta magnetinėje grandinėje.Autotransformatoriuose energija perduodama tiek per magnetinį lauką, tiek per elektrinį ryšį tarp pirminės ir antrinės apvijų.

Transformatorius ir autotransformatorius

Autotransformatoriai sėkmingai konkuruoja su dviejų apvijų transformatoriais, kai jų transformacijos koeficientas šiek tiek skiriasi nuo vieneto ir yra didesnis nei 1,5 — 2. Kai transformacijos koeficientas didesnis nei 3, autotransformatoriai nėra pateisinami.

Struktūriškai autotransformatoriai praktiškai nesiskiria nuo transformatorių. Ant magnetinės grandinės šerdies yra dvi ritės. Laidai paimti iš dviejų apvijų ir bendro taško.Dauguma autotransformatoriaus dalių struktūriškai nesiskiria nuo transformatoriaus dalių.

Laboratoriniai autotransformatoriai (LATR)

Autotransformatoriai taip pat naudojami žemos įtampos tinkluose kaip mažos galios laboratoriniai įtampos reguliatoriai (LATR). Tokiuose autotransformatoriuose įtampos reguliavimas atliekamas perkeliant slankiojantį kontaktą išilgai apvijos posūkių.

Laboratoriškai valdomi vienfaziai autotransformatoriai susideda iš žiedinės feromagnetinės magnetinės grandinės, apvyniotos vienu izoliuotos varinės vielos sluoksniu (2 pav.).

Iš šios apvijos yra pagaminti keli pastovūs čiaupai, todėl šiuos įrenginius galima naudoti kaip žeminančius arba paaukštintus autotransformatorius su tam tikru pastoviu transformacijos koeficientu. Be to, ritės paviršiuje, nuvalytame nuo izoliacijos, yra siauras kelias, kuriuo juda šepečio arba volelio kontaktas, kad būtų gaunama nuolat reguliuojama antrinė įtampa nuo nulio iki 250 V.

Kai gretimi posūkiai uždaromi LATR, posūkio uždarymas nevyksta, nes linijos ir apkrovos srovės kombinuotoje autotransformatoriaus apvijoje yra arti viena kitos ir priešingomis kryptimis.

Laboratoriniai autotransformatoriai gaminami su 0,5 vardine galia; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Laboratoriškai valdomo vienfazio autotransformatoriaus schema

Laboratorinis autotransformatorius (LATR)

Trifaziai autotransformatoriai

Kartu su vienfaziais dviejų apvijų autotransformatoriais dažnai naudojami trifaziai dviejų apvijų ir trifaziai trijų apvijų autotransformatoriai.

Trifaziuose autotransformatoriuose fazės dažniausiai jungiamos žvaigždute su smailiu neutraliu tašku (3 pav.). Jei reikia sumažinti įtampą, elektros energija tiekiama į A, B, C gnybtus ir išimama iš gnybtų a, b, s, o padidėjus įtampai – atvirkščiai. Jie naudojami kaip įtampos mažinimo įtaisai paleidžiant galingus variklius, taip pat laipsniškai reguliuojant gnybtų įtampą. šildymo elementai elektrinės orkaitės.

Ryžiai. 3. Trifazio autotransformatoriaus schema su apvijos fazių jungtimi žvaigždute su nuimtu nuliniu tašku

Aukštos įtampos elektros tinkluose taip pat naudojami trifaziai aukštos įtampos transformatoriai su trimis apvijomis.

Trifaziai autotransformatoriai, kaip taisyklė, aukštesnės įtampos pusėje yra sujungti žvaigždute neutraliu laidu. Žvaigždės jungtis suteikia įtampos kritimą, kuriam skirta autotransformatoriaus izoliacija.

Autotransformatorių naudojimas pagerina energetinių sistemų efektyvumą, sumažina energijos perdavimo kaštus, tačiau lemia trumpojo jungimo srovių padidėjimą.

Autotransformatorių trūkumai

Autotransformatoriaus trūkumas yra būtinybė izoliuoti dvi apvijas aukštesnei įtampai, nes apvijos yra sujungtos elektra.

Reikšmingas autotransformatorių trūkumas yra galvaninis ryšys tarp pirminės ir antrinės grandinės, neleidžiantis jų naudoti kaip 6-10 kV tinklų tiektuvų, kai įtampa nukrenta iki 0,38 kV, nes įrangai, ant kurios yra tiekiama 380 V įtampa. žmonės dirba.

Gedimų atveju dėl elektros jungties tarp apvijų autotransformatoriuje, aukštesnė įtampa gali būti taikoma apatinei apvijai. Šiuo atveju visos eksploatacinės instaliacijos dalys bus prijungtos prie aukštos įtampos dalies, o tai neleidžiama dėl priežiūros saugos ir galimybės sulaužyti prijungtų elektros įrenginių laidžiųjų dalių izoliaciją.

Aukštos įtampos autotransformatoriai