Что такое автотрансформатор?

Авто трансформатор – это разновидность электрического трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотка представляют собой единое целое.

Автотрансформатор: теоретические основы

В автотрансформаторе одна единственная обмотка используется в качестве как первичной, так и вторичной. Однако в двухобмоточных трансформаторах две различные обмотки используются и с первичной, и с вторичной целью. Схема такого автотрансформатора показана ниже:

Схема автотрансформатора
Схема автотрансформатора

Обмотка AB и общее число оборотов N1 считается первичной обмоткой. Такую обмотку отводят из точки C, а участок ВС рассматривается как вторичная обмотка. Давайте предположим, что число витков между точками B и C является N2.

Если напряжение V1 проходит через обмотку на участке между A и C, тогда напряжение на отрезке 1 витка в данной обмотке составляет V1/N1.

Таким образом, напряжение на участке ВС будет V1/N1*N2=V2, а значит, V2/V1=N2/N1=константа k.

Так как участок обмотки BC рассматривается как вторичный, можно легко понять, что значение константы ′k′ является ни чем иным, как отношение напряжений данного автотрансформатора.

Когда нагрузка дается на участок между вторичными клеммами, то есть между B и C, тогда показатель тока будет I2. Ток во вторичной обмотке или в общей обмотке – это перепад между I1 и I2.

Видео: Автотрансформаторы и их применение

Автотрансформатор и экономия потребления меди

А сейчас мы обсудим экономию потребления меди в авто трансформаторе и сравним ее с показателями в обычном двухобмоточном электрическом силовом трансформаторе.

Общеизвестно, что вес любой медной обмотки зависит от ее длины и поперечного сечения. Опять же, длина проводника в обмотке пропорциональна числу его оборотов и типу его сечения (площадь поперечного сечения зависит от номинального тока).

Таким образом, вес меди в обмотке прямо пропорционален числу оборотов и показателю номинального тока обмотки.

Итак, вес меди в сечении, где проходит переменный ток, пропорционален (N1 — N2) I1 и, аналогично, вес меди на участке BC пропорционален N2 (I2 — I1), то есть, общий вес меди в обмотке автотрансформатора пропорционален:

(N1 — N2) I1 + N2 (I2 — I1) ⇒ N1I1 — N2I1 + N2I2 — N2I1 ⇒ N1I1 + N2I2 — 2N2I1 ⇒ 2N1I1 — 2N2I1 (поскольку N1I1 = N2I2) ⇒ 2 ( N1I1 — N2I1 ).

Аналогичным образом можно доказать, что удельный вес меди в двухобмоточном трансформаторе пропорционален:

N1I1 + N2I2⇒ 2N1I1 (поскольку в трансформаторе N1I1 = N2I2)

Давайте предположим, что Wa и WTW являются показателями веса меди в авто трансформаторе и двухобмоточном трансформаторе соответственно, а значит:

Формулы
Формулы

Экономия потребления меди в авто трансформаторе по сравнению с двухобмоточным равна:
⇒ WTW — Wa = kWtw

Однофазный трансформатор 400/220 киловольт

Однофазный трансформатор 400/220KV
Однофазный трансформатор 400/220KV

Автотрансформатор использует только одну обмотку в каждой фазе по сравнению с двумя совершенно отдельными обмотками в обычном силовом трансформаторе.
Преимущества использования авто трансформатора

Для коэффициента трансформации 2 размер авто трансформатора будет составлять приблизительно 50% от соответствующего размера 2 в случае с обычным обмоточным трансформатором. Для коэффициента трансформации, скажем, 20, размер должен быть около 95%. Экономия в стоимости, конечно же, будет составлять не аналогичную пропорцию. Экономия затрат весьма заметна тогда, когда коэффициент трансформации является низким, то есть менее 2.

Недостатки использования авто трансформатора

  1. Из-за электропроводности при помощи как первичной, так и вторичной обмоток, низковольтная схема зависит от высокого напряжения. Чтобы избежать сбоя в сети, необходимо разработать схему обеспечения низкого напряжения для того, чтобы выдерживать более мощную нагрузку.
  2. Поток рассеяния между первичной и вторичной обмотками мал, следовательно, сопротивление является достаточно низким. А это может привести к короткому замыканию в условиях неисправности системы.
  3. Соединения на первичном и вторичном блоках обязательно должны быть одинаковыми, за исключением случаев использования взаимосвязанных главных соединений. По сути, возможны осложнения в связи с изменением первичного/вторичного фазового угла, особенно в случае соединения «треугольником».
  4. Из-за общей нейтральности главного подключения в авто трансформаторе нет возможности для функционирования системы с заземленной нейтралью только с одной стороны. Поэтому оба блока должны иметь свой собственный ​​нейтралитет относительно земли или изолированы полностью.
  5. Намного труднее сохранить электромагнитный баланс обмотки, если присутствуют отводы регулировки напряжения. Следует помнить, что такое балансирование в авто трансформаторе напрямую связано с увеличением размера корпуса трансформатора. Если диапазон отвода очень большой, то преимущества экономии на первоначальной стоимости значительно теряются по большому счету.

Похожие материалы:


Отзывы и комментарии

Вы можете оставить отзывы и комментарии к записи: "Что такое автотрансформатор?"