Met de ontwikkeling van energie- en aanverwante elektrische netwerken voor het overbrengen van wisselstroom als stroombron voor verschillende apparaten, ontstond de behoefte aan apparaten die de spanningswaarde veranderen. Transformatoren zijn zulke universele elektromagnetische apparaten geworden die het mogelijk maken de initiële spanning tot de vereiste waarde te verhogen of te verlagen.

Om een ​​stabiele werking van elektrische apparaten, voornamelijk voor huishoudelijke doeleinden, te garanderen, ontstond er in de loop van de tijd behoefte aan een soepele spanningsregeling. Dit werd mogelijk nadat het was uitgevonden autotransformator - een apparaat waarin de secundaire wikkeling een integraal onderdeel is van de primaire windingen.

Wat is een autotransformator?

Uit een natuurkundecursus op school weten we dat de eenvoudigste transformator bestaat uit twee spoelen die om ijzeren kernen zijn gewikkeld. Het magnetische veld van wisselstroom, gevoed door de klemmen van de primaire wikkelingen, wekt elektromagnetische oscillaties op in de tweede spoel, met een vergelijkbare frequentie.

Wanneer een belasting wordt aangesloten op de klemmen van de werkwikkeling, vormt deze een secundair circuit waarin een elektrische stroom ontstaat. In dit geval is de spanning in het gevormde elektrische circuit recht evenredig met het aantal windingen van de wikkelingen. Dat wil zeggen: U 1 /U 2 = w 1 /w 2, waarbij U 1, U 2 spanningen zijn, en w 1, w 2 het aantal volledige windingen in de overeenkomstige spoelen.

Figuur 1. Diagram van een conventionele transformator en autotransformator

De autotransformator is iets anders ontworpen. Het bestaat in wezen uit één wikkeling, waaruit een of meer tikken zijn gemaakt, die secundaire windingen vormen. In dit geval vormen alle wikkelingen niet alleen een elektrische, maar ook een magnetische verbinding met elkaar. Daarom ontstaat er, wanneer elektrische energie wordt toegevoerd aan de ingang van de autotransformator, een magnetische flux, onder invloed waarvan een emf wordt geïnduceerd in de belastingswikkeling. De grootte van de elektromotorische kracht is recht evenredig met het aantal windingen dat de belastingswikkeling vormt waarvan de spanning wordt verwijderd.

De hierboven gegeven formule is dus ook geldig voor een autotransformator.

Uit de hoofdwikkeling kan een groot aantal kabels worden getrokken, waardoor u combinaties kunt maken voor het verwijderen van spanningen van verschillende grootten. Dit is in de praktijk erg handig, omdat spanningsreductie vaak nodig is om meerdere elektrische apparaten van stroom te voorzien met verschillende spanningen.

Het verschil tussen een autotransformator en een conventionele transformator

Zoals blijkt uit de beschrijving van de autotransformator, is het belangrijkste verschil met een conventionele transformator de afwezigheid van een tweede spoel met een kern. De rol van secundaire wikkelingen wordt uitgevoerd door afzonderlijke groepen windingen met een galvanische verbinding. Deze groepen vereisen geen afzonderlijke elektrische isolatie.

Dit apparaat heeft bepaalde voordelen:

• het verbruik van non-ferrometalen die worden gebruikt voor de vervaardiging van dergelijke apparatuur is verminderd;
• energieoverdracht wordt uitgevoerd door de invloed van het elektromagnetische veld van de ingangsstroom en dankzij de elektrische verbinding tussen de wikkelingen. Bijgevolg is het energieverlies lager, en daarom hebben autotransformatoren een hogere efficiëntie;
• lichtgewicht en compacte afmetingen.

Ondanks de ontwerpverschillen blijft het werkingsprincipe van deze twee soorten producten ongewijzigd. De keuze voor het transformatortype hangt in de eerste plaats af van de doelen en taken die in de elektrotechniek moeten worden opgelost.

Soorten autotransformatoren

Afhankelijk van welke netwerken (eenfasig of driefasig) de spanning moet worden gewijzigd, wordt het juiste type autotransformator gebruikt. Ze zijn eenfasig of driefasig. Om stroom uit drie fasen te transformeren, kunt u drie autotransformatoren installeren die zijn ontworpen voor gebruik in eenfasige netwerken, waarbij hun aansluitingen worden verbonden met een driehoek of een asterisk.

Er zijn soorten laboratorium-autotransformatoren waarmee u de uitgangsspanningswaarden soepel kunt wijzigen. Dit effect wordt bereikt door een schuifregelaar langs het oppervlak van het open deel van een enkellaagse wikkeling te bewegen, vergelijkbaar met het werkingsprincipe van een reostaat. Rond een ringvormige ferromagnetische kern worden draadwindingen aangebracht, langs de omtrek waarvan de contactschuif beweegt.

Autotransformatoren van dit type werden in de Sovjet-Unie op grote schaal gebruikt tijdens het tijdperk van de massadistributie van buistelevisies. Op dat moment was de netwerkspanning instabiel, waardoor beeldvervorming ontstond. Gebruikers van deze imperfecte technologie moesten de spanning van tijd tot tijd aanpassen naar 220 V.

Vóór de komst van spanningsstabilisatoren was het gebruik van LATR de enige manier om optimale vermogensparameters voor huishoudelijke apparaten uit die tijd te bereiken. Dit type autotransformator wordt nog steeds gebruikt in verschillende laboratoria en onderwijsinstellingen. Met hun hulp wordt elektrische apparatuur aangepast, zeer gevoelige apparatuur getest en andere taken uitgevoerd.

In speciale apparatuur waarbij de belastingen onbeduidend zijn, worden DATR-autotransformatormodellen gebruikt.

Er zijn ook autotransformatoren:

• laag vermogen, voor gebruik in circuits tot 1 kV;
• eenheden met gemiddeld vermogen (meer dan 1 kV);
• hoogspannings-autotransformatoren.

Opgemerkt moet worden dat om veiligheidsredenen het gebruik van autotransformatoren als middel om spanningen van meer dan 6 kV naar 380 V te verminderen, beperkt is. Dit komt door de aanwezigheid van een galvanische verbinding tussen de wikkelingen, wat niet veilig is voor de eindgebruiker. In geval van ongelukken is het mogelijk dat hoge spanning de aangedreven apparatuur bereikt, wat gepaard gaat met onvoorspelbare gevolgen. Dit is het grootste nadeel van autotransformatoren.

Aanduiding op diagrammen

Het is heel gemakkelijk om een ​​autotransformator in een diagram te onderscheiden van een afbeelding van een conventionele transformator. Een teken is de aanwezigheid van een enkele wikkeling verbonden met één kern, aangegeven door een dikke lijn in de diagrammen. De wikkelingen zijn schematisch aan één of beide zijden van deze lijn weergegeven, maar in een autotransformator zijn ze allemaal met elkaar verbonden. Als de windingen autonoom in het diagram worden weergegeven, hebben we het over een conventionele transformator (zie figuur 1).

Apparaat- en ontwerpkenmerken

Zoals hierboven opgemerkt, bestaat een autotransformator uit een enkele spoel. Het is gewikkeld op een gewone of torusvormige kern.

Vanwege de ontwerpkenmerken heeft het geen galvanische isolatie tussen de circuits, wat kan leiden tot hoogspanningsschokken. Daarom vereist de step-down-autotransformator, vanwege het verhoogde gevaar, aanvullende maatregelen ter bescherming tegen elektrische schokken. Het is toegestaan ​​om ermee te werken, mits strikte naleving van de veiligheidsregels.

Werkingsprincipe van een autotransformator

Ondanks de structurele kenmerken van het wikkelgedeelte van de eenheid, lijkt het werkingsprincipe sterk op de werking van een conventionele transformator. Volgens hetzelfde principe treedt er tijdens de circulatie van wisselstroom een ​​magnetische flux op in de kern. Het effect ervan op de wikkeling wordt gekenmerkt door het optreden van een gelijke elektromotorische kracht bij elke afzonderlijke winding. De totale EMF op een deel van de wikkeling is gelijk aan de som van de huidige waarden van alle individuele windingen.

Het bijzondere is dat er ook een primaire stroom door de wikkeling circuleert, die in tegenfase is met de inductiestroom. De resulterende waarden van deze stromen in het voor de consument bestemde gedeelte van de wikkeling zijn lager (voor een step-down-wikkeling) dan de parameters van de inkomende elektriciteit.

De verhouding van de EMF-waarden wordt uitgedrukt door de formule: E 1 /E 2 = w 1 /w 2 = k, waarbij E de EMF is, w het aantal windingen is, k de transformatieverhouding is.

Aangezien de spanningsval in de transformatorwikkelingen klein is, kan deze worden genegeerd. In dit geval zijn de gelijkheden: U 1 = E 1 ; U 2 = E 2 kan als eerlijk worden beschouwd. De bovenstaande formule heeft dus de vorm: U 1 /U 2 = w 1 /w 2 = k, dat wil zeggen dat de verhouding tussen spanning en aantal windingen hetzelfde is als voor een conventionele transformator.

Zonder in details te treden, merken we op dat de verhouding van de stroom van de bovenste spoel tot de belastingsstroom, zoals bij een conventionele transformator, wordt uitgedrukt door de formule: I 1 /I 2 = w 2 /w 1 = 1/k. Hieruit volgt dat sinds in w 2< w 1 , то I 2 < I 1 . Другими словами ток на выходе значительно меньше величины входящего тока. Таким образом, расходуется меньше энергии на нагревание проволоки, что позволяет использовать провода меньшего сечения.

Het is opmerkelijk dat het belastingsvermogen wordt gevormd door stromen van elektromagnetische inductie en de elektrische component. Elektrisch vermogen (P = U 2 * I 1) is behoorlijk merkbaar in vergelijking met de inductiecomponent die het secundaire circuit binnenkomt. Om het vereiste vermogen te verkrijgen, worden daarom kleinere doorsneden voor magnetische kernen gebruikt.

Toepassingen

Autotransformatoren nemen nog steeds een sterke positie in op verschillende gebieden die verband houden met elektrotechniek. Ik kan niet zonder hen:

• verschillende gelijkrichters;
• radiotechnische apparaten;
• telefoontoestellen;
• lasmachines;
• spoorwegelektrificatiesystemen en vele andere apparaten.

Driefasige autotransformatoren worden gebruikt in elektrische hoogspanningsnetwerken. Het gebruik ervan verhoogt de efficiëntie van energiesystemen, wat van invloed is op de verlaging van de kosten die verband houden met de transmissie van elektriciteit.

Voordelen en nadelen

Tot de hierboven beschreven voordelen U kunt lage productkosten toevoegen door de kosten van de gebruikte non-ferrometalen en de kosten van transformatorstaal te verlagen. Autotransformatoren worden gekenmerkt door onbeduidende energieverliezen van stromen die door de wikkelingen en kernen circuleren, waardoor het mogelijk is om efficiëntieniveaus tot 99% te bereiken.

Tot de nadelen we moeten de behoefte aan solide neutrale aardingsapparatuur toevoegen. Vanwege de bestaande kans op kortsluiting en de mogelijkheid om hoogspanning via het netwerk te verzenden, zijn er bepaalde beperkingen op het gebruik van autotransformatoren.

Door de galvanische verbinding van de wikkelingen bestaat het gevaar dat er atmosferische overspanningen tussen de wikkelingen terechtkomen. Ondanks hun nadelen vinden autotransformatoren echter nog steeds een brede toepassing op een groot aantal verschillende gebieden.

Video over het onderwerp van het artikel

Een transformator is in algemene zin ontworpen om een ​​ingangsstroom van de ene spanning om te zetten in een uitgangsstroom van een andere spanning. In gevallen waarin het nodig is om de spanning binnen kleine grenzen te veranderen, is het eenvoudiger en handiger om voor deze doeleinden een transformator met één wikkeling te gebruiken - de zogenaamde autotransformator, in plaats van een transformator met twee wikkelingen.

Een autotransformator is dus een van de varianten van een elektrische transformator waarin de primaire en secundaire wikkelingen rechtstreeks zijn verbonden, waardoor ze zowel elektromagnetische als galvanische verbindingen hebben.

De gecombineerde wikkeling van de autotransformator heeft minimaal 3 aansluitingen. Door verbinding te maken met deze pinnen kunt u verschillende spanningen verkrijgen. Met lage transformatieverhoudingen van 1 tot 2 zijn autotransformatoren efficiënter, lichter en goedkoper dan transformatoren met meerdere wikkelingen.

Het belangrijkste voordeel van een autotransformator is de hoge efficiëntiefactor, die 99% bereikt. Dit komt doordat slechts een deel van het vermogen wordt omgezet. In omstandigheden waarin de ingangs- en uitgangsspanningen enigszins verschillen, is dit een aanzienlijk voordeel, aangezien de conversieverliezen minimaal zijn.

Het grootste nadeel van autotransformatoren is dat er geen galvanische isolatie is van de primaire en secundaire elektrische circuits met behulp van isolatie, zoals bij een conventionele transformator. Die. hier is het onmogelijk om de zogenaamde "galvanische isolatie" te creëren, daarom is er bij hoge conversiecoëfficiënten een grote kans op kortsluiting of defecten aan de autotransformator.

Het gebruik van autotransformatoren is economisch gerechtvaardigd bij het aansluiten van effectief geaarde netwerken met een spanning van meer dan 110 kV, evenals een transformatieverhouding van minder dan 3-4, omdat de elektriciteitsverliezen kleiner zijn dan die van een conventionele elektrische transformator. Een andere economische reden voor het gebruik van een autotransformator is het feit dat bij de productie ervan minder koper voor de wikkelingen en elektrisch staal voor de kern wordt gebruikt, waardoor het gewicht en de afmetingen van de autotransformator kleiner zijn en de kosten lager.

Autotransformatoren worden gebruikt als elektrische spanningsomzetters in startapparaten van verschillende AC-elektromotoren, waaronder de krachtigste, voor een soepele spanningsregeling in relaisbeveiligingscircuits, enz. Het reguleren van autotransformatoren maakt het mogelijk om, vanwege de mogelijkheid om het aftakpunt van de secundaire spanning mechanisch te verplaatsen, u moet de secundaire spanning constant houden wanneer de primaire spanning van spanning verandert. Tegelijkertijd kan dezelfde autotransformator zowel step-up als step-down zijn - het hangt allemaal af van de opname van de wikkelingen.

In laboratorium verstelbare autotransformatoren (LATR's)

In laagspanningsnetwerken worden autotransformatoren ook gebruikt als laboratoriumspanningsregelaars met laag vermogen. In dergelijke autotransformatoren wordt de spanning geregeld door een schuifcontact langs de windingen van de wikkeling te bewegen.

LATR's worden vervaardigd door het enkellaags wikkelen van een ringvormige ferromagnetische magnetische kern met geïsoleerde koperdraad. Een dergelijke wikkeling heeft meerdere constante takken, waardoor het mogelijk is LATR's te gebruiken als step-down- of step-up-transformatoren met een bepaalde constante transformatieverhouding. Bovendien wordt op het oppervlak van de koperen wikkeling, ontdaan van isolatie, een smal spoor uitgesneden waarlangs een rol- of borstelcontact kan bewegen. Dit wordt gedaan om een ​​soepele regeling van de secundaire spanning in het bereik van 0 tot 250V te verkrijgen. Het is vermeldenswaard dat bochtkortsluitingen niet optreden wanneer aangrenzende bochten in een laboratoriumtransformator worden gesloten, omdat de netwerk- en belastingstromen in de gecombineerde wikkeling van de autotransformator dicht bij elkaar liggen en in de tegenovergestelde richting zijn gericht. LATR's worden vervaardigd met een nominaal vermogen van 0,5 tot 7,5 kVA.

Het gebruik van autotransformatoren helpt de efficiëntie van verschillende energiesystemen te verbeteren en de kosten van energietransmissie te verlagen, maar leidt tot een verhoogd risico op kortsluiting.

Voordelen van autotransformatoren vergeleken met conventionele transformatoren:

• verminderd verbruik van actieve materialen zoals koper en elektrisch staal,
• verhoogde efficiëntie van het energiesysteem (tot 99,7%)
• kleinere afmetingen en gewicht
• lage kosten

Nadelen van het gebruik van autotransformatoren ten opzichte van conventionele elektrische transformatoren:

• Verminderde efficiëntie bij grote (meer dan 3-4) transformatieverhoudingen;
• Vanwege het feit dat de primaire en secundaire wikkelingen in één wikkeling van de autotransformator zijn aangesloten en elektrisch zijn verbonden, kan deze niet worden gebruikt als een step-down stroomtransformator voor netwerken met spanningen van bijvoorbeeld 6 tot 10 kV. Dit komt door het feit dat bij een ongeval alle delen van de autotransformator en aangesloten elektrische apparaten worden aangesloten op de hoogspanningsapparatuur van het elektriciteitsnet. Dit is niet toegestaan ​​vanwege veiligheidsmaatregelen bij onderhoud en vanwege de mogelijkheid van defecten aan de isolatie van geleidende delen van de aangesloten elektrische apparatuur waarmee mensen werken.

Autotransformatoren concurreren met succes om consumenten, samen met elektrische transformatoren met twee en zelfs drie wikkelingen. Autotransformatoren zijn relatief goedkoop, handig, kunnen zowel step-up- als step-down-functies uitvoeren en zijn een ideale keuze voor netwerken met een lage spanning en transformatieverhouding.

Elektrische verbruikers moeten de stroom transformeren naar de vereiste spanningswaarde. Als dergelijke veranderingen niet binnen een kleine limiet worden gedetecteerd, kan een speciale eenheid worden gebruikt. Een conventionele transformator heeft twee spoelen. Een speciaal apparaat kan slechts één gecombineerde wikkeling hebben. Dit is een autotransformator. Het wordt gebruikt als de conversie-index niet hoger is dan 1.

In dit geval zal het verschil tussen het stroomniveau in de primaire en secundaire wikkelingen klein zijn. Wat een autotransformator is, evenals de basisprincipes van de werking ervan, zullen verder worden besproken.

Apparaatprincipe

Autotransformatoren worden gekenmerkt door een specifiek apparaat en werkingsprincipe. Hun eerste wikkeling maakt deel uit van het tweede circuit of omgekeerd. Dergelijke circuits worden gekenmerkt door elektromagnetische en galvanische koppeling. Op veel gebieden van menselijke activiteit worden toenemende en afnemende eenheden gebruikt. Bovendien worden de kenmerken ervan bepaald door de kenmerken van de wikkelingen.

Bij aansluiting op een AC-spoel wordt een magnetische flux in de kern gedetecteerd. In elk van de bestaande bochten zal op dit moment een elektromotorische kracht worden geïnduceerd. Bovendien zal de waarde ervan identiek zijn.

Het autotransformatordiagram legt het werkingsprincipe van de unit uit. Wanneer een belasting is aangesloten, beweegt de secundaire elektrische stroom door de wikkeling. Op dit moment beweegt de primaire stroom ook langs dezelfde geleider. Beide stromen tellen geometrisch op. Daarom zal er een zeer kleine elektrische stroom aan de wikkeling worden toegevoerd.

Eigenaardigheden

Met het equivalente circuit van de autotransformator kunt u besparen op de hoeveelheid koperen geleider. Voor dergelijke apparatuur is draad met een kleinere doorsnede vereist. Dit zorgt voor aanzienlijke materiaalbesparingen en relatief lage kosten van de inrichting. Het is mogelijk om de productiekosten van de gepresenteerde apparatuur te verlagen door de hoeveelheid staal voor de vervaardiging van de magnetische aandrijving te verminderen. Vermogenstransformatoren en autotransformatoren verschillen aanzienlijk in de grootte van de kerndoorsnede.

Het ontwerp van een moderne autotransformator maakt de apparatuur veelgevraagd als de transformatiecoëfficiënt 1 benadert of in het bereik van 1,5 tot 2 ligt. Als de coëfficiënt groter is dan 3, wordt het gebruik van een dergelijk apparaat niet gerechtvaardigd.

In veel opzichten verschillen het werkingsprincipe van een autotransformator, het ontwerp en de onderdelen ervan weinig van conventionele tweewikkelingstransformatoren.

Verschillende bedrijfsmodi van autotransformatoren kunnen de tekortkomingen van het elektrische netwerk van huishoudens elimineren. Dit is bijvoorbeeld nodig als de spanning de standaardnorm van 220 V niet bereikt of juist iets overschrijdt. De ontwerpkenmerken van de autotransformator maken het mogelijk om in een bepaalde stap aanpassingen aan te brengen. Een elektronische autotransformator, inclusief een schakel- en regelsysteem, voert dit proces automatisch uit.

Rassen

De keuze van het type autotransformator wordt beïnvloed door het doel en de bedrijfsomstandigheden. De acht gepresenteerde typen eenheden worden het vaakst gebruikt:

1. VU-25-B. Ontworpen om secundaire wikkelstromen te egaliseren bij gebruik van een differentieel beveiligingscircuit voor vermogenstransformatoren.
2. ATD. Het vermogen bedraagt ​​25W. Heeft een verouderd ontwerptype. Het duurt lang voordat het verzadigd is en wordt vrij zelden gebruikt.
3. LATR-1. Dankzij het werkingsprincipe van deze autotransformator kan deze worden gebruikt met een belasting van 127 V.
4. LATR-2. Gefabriceerd voor huishoudelijk netwerk (220V). Bij LATR is het mogelijk om de spanning te regelen met behulp van een contact dat langs de windingen van de spoel glijdt.
5. DATR-1. Gebruikt voor lichte belastingen in speciale apparatuur.
6. RNO. Gebruikt onder omstandigheden met hoge belasting.
7. RNT. Gebruikt onder de zwaarste belastingen in speciale netwerken.
8. ATNC. Gebruikt voor telemeterinstrumenten.

Ook is er een indeling in eenheden met laag vermogen (tot 1 kV), eenheden met middelhoog vermogen (meer dan 1 kV) en vermogenstypes.

Eenfasige variëteiten

Tegenwoordig worden enkelfasige en driefasige autotransformatoren gebruikt. In het eerste geval wordt de apparatuur vertegenwoordigd door een variëteit als LATR. Het wordt gebruikt voor laagspanningsnetwerken. Bij hogere spanningen is een step-down-ontwerp vereist, bijvoorbeeld een autotransformator van het type 220/110 of 220/100. In dit geval maakt de secundaire wikkeling deel uit van het primaire circuit. Het step-up-type van autotransformatoren omvat daarentegen de primaire wikkeling in het secundaire circuit.

Bij beide typen apparaten wordt de regeling uitgevoerd door het beweegbare contact langs de kronkelende windingen te schuiven. LATR's bestaan ​​uit een ringvormige magnetische aandrijving. De wikkeling omvat één laag. Het bestaat uit een geïsoleerde koperdraad.

Eenfasige autotransformatoren hebben verschillende aftakkingen die zich uitstrekken vanaf de wikkeling. Het zijn deze ontwerpelementen die bepalen of de eenheid zal werken om de netwerkspanning te verhogen of te verlagen. Om een ​​soepele aanpassing van de secundaire spanning te bereiken, wordt een klein spoor op het oppervlak van de wikkeling gemaakt. Het is vrijgemaakt van de isolatielaag. Langs dit spoor beweegt een rol- of borstelcontact. De aanpassing vindt plaats binnen het bereik van 0 tot 250 V.

Driefasige variëteiten

Naast enkelfasige apparaten worden ook driefasige apparaten gebruikt. Ze verschillen in het type wikkeling. Er is een driefasige autotransformator met twee en drie circuits.

Meestal zijn de wikkelingen in dergelijke apparaten verbonden in de vorm van een ster. Ze hebben een apart neutraal punt. Met behulp van de richting van de spanningstoevoer wordt een verlaging of verhoging uitgevoerd. Dit principe vormt de basis voor het starten van de werking van een krachtige motor en het regelen van de elektrische stroom met behulp van een stappensysteem. Het driefasige type autotransformatoren wordt gebruikt voor verwarmingselementen van ovens.

Apparaten met drie wikkelingen worden gebruikt in hoogspanningsnetwerken. In dit geval is de unit aan de hogere spanningszijde aangesloten op de neutrale draad in een ster. Dit type contact kan de spanning verminderen, rekening houdend met de isolatie-eigenschappen van de apparatuur. Het gebruik van dergelijke apparaten kan de systeemefficiëntie verhogen en kosten besparen voor elektriciteitstransmissie. In dit geval neemt het aantal kortsluitstromen echter toe.

De aanwezigheid van een galvanische verbinding tussen gecombineerde circuits maakt het gebruik van de gepresenteerde apparatuur in stroomnetwerken (6-10 kV) niet mogelijk als de spanning daalt tot 0,38 kV. In dit geval wordt de driefasige spanning 380V rechtstreeks aan elektrische verbruikers geleverd. Mensen kunnen aan dergelijke apparatuur werken. Om ongelukken te voorkomen, worden in dergelijke omstandigheden andere soorten eenheden gebruikt.

Gebreken

Voordat de gepresenteerde apparatuur in gebruik wordt genomen, is het noodzakelijk om de belangrijkste nadelen ervan te bestuderen:

• Een circuit van het laagspanningstype zal aanzienlijk worden beïnvloed door hoge spanningsniveaus. Om netwerkstoringen te voorkomen, moet u een goed ontworpen laagspanningsvoedingssysteem creëren. Alleen in dit geval is het apparaat bestand tegen verhoogde belastingen.
• De flux die tussen de wikkelingen wordt gedissipeerd, is verwaarloosbaar. Als er bepaalde fouten optreden, kan er kortsluiting ontstaan. De waarschijnlijkheid ervan neemt in dit geval aanzienlijk toe.
• De verbindingen die tussen de secundaire en primaire wikkelingen worden gemaakt, moeten identiek zijn. Anders kunnen er problemen optreden tijdens de werking van het apparaat.
• Het is onmogelijk om een ​​systeem te creëren met aarding aan één kant. Beide blokken moeten een neutraal hebben.
• Het gepresenteerde systeem maakt het moeilijk om het elektromagnetische evenwicht te handhaven. Om deze indicator te verbeteren, moet u de behuizing van het apparaat vergroten. Als het transformatiebereik aanzienlijk is, zullen de besparingen op hulpbronnen verwaarloosbaar zijn.

Er moet ook worden opgemerkt dat bij het repareren van een autotransformator, waarbij problemen en noodsituaties worden geëlimineerd, de veiligheid van het bedienend personeel kan worden verminderd. Op de onderste wikkeling kan ook een hogere spanning worden waargenomen. In dit geval worden alle elementen van het systeem aangesloten op het hoogspanningsgedeelte. Volgens de veiligheidsregels is deze gang van zaken onaanvaardbaar. In dit geval bestaat de mogelijkheid dat de isolatie van geleiders die op elektrische apparatuur zijn aangesloten, kapot gaat.

Nadat we de belangrijkste kenmerken van de werking en het ontwerp van autotransformatoren hebben onderzocht, kunnen we conclusies trekken over de wenselijkheid om ze voor onze eigen doeleinden te gebruiken.

Autotransformator- een transformatorvariant waarbij de primaire en secundaire wikkelingen rechtstreeks zijn verbonden, ze zijn op één staaf gewikkeld, het vermogen wordt op een gecombineerde manier tussen de wikkelingen overgedragen - door elektromagnetische inductie en elektrische verbinding. De autotransformatorwikkeling heeft meerdere aansluitingen (minimaal 3 ), door hierop aan te sluiten, kunt u verschillende spanningen ontvangen.

In sommige gevallen kan het nodig zijn om de spanning binnen kleine grenzen te wijzigen. De eenvoudigste manier om dit te doen is niet met transformatoren met twee wikkelingen, maar met transformatoren met één wikkeling, de zogenaamde autotransformatoren. Als de transformatieverhouding weinig verschilt van de eenheid, zal het verschil tussen de grootte van de stromen in de primaire en secundaire wikkelingen klein zijn. Wat gebeurt er als je beide wikkelingen combineert? Het resultaat is een autotransformatorcircuit (Fig. 1).

Autotransformatoren worden geclassificeerd als transformatoren voor speciale doeleinden. Autotransformatoren verschillen van transformatoren doordat hun laagspanningswikkeling deel uitmaakt van een hogerspanningswikkeling, dat wil zeggen dat de circuits van deze wikkelingen niet alleen een magnetische, maar ook een galvanische verbinding hebben.

Afhankelijk van de opname van de wikkelingen van de autotransformator, kunt u een verhoging of verlaging van de spanning krijgen.

Rijst. 1 Schema's van eenfasige autotransformatoren: a - step-down, b - step-up.

Sluit je een wisselspanningsbron aan op de punten A en X, dan ontstaat er een wisselende magnetische flux in de kern. In elk van de windingen van de wikkeling zal een EMF van dezelfde grootte worden geïnduceerd. Het is duidelijk dat tussen de punten a en X een emf zal ontstaan ​​die gelijk is aan de emf van één winding vermenigvuldigd met het aantal windingen tussen de punten a en X.

Als je de wikkeling op de punten a en X wat belast, dan zal de secundaire stroom I2 door een deel van de wikkeling lopen en precies tussen de punten a en X. Maar aangezien de primaire stroom I1 ook door dezelfde windingen gaat, zullen beide stromen geometrisch opgeteld, en er zal een zeer kleine stroom door de sectie aX vloeien, bepaald door het verschil tussen deze stromen. Hierdoor kan een deel van de wikkeling uit dun draad worden gemaakt om koper te besparen. Als we er rekening mee houden dat dit gedeelte het merendeel van alle beurten uitmaakt, dan zijn de koperbesparingen behoorlijk merkbaar.

Het is dus raadzaam om autotransformatoren te gebruiken voor een lichte verlaging of verhoging van de spanning, wanneer een verminderde stroom wordt geïnstalleerd in het deel van de wikkeling dat gemeenschappelijk is voor beide circuits van de autotransformator, waardoor deze met een dunnere draad kan worden gemaakt en non-ferrometaal besparen. Tegelijkertijd wordt het staalverbruik voor de vervaardiging van de magnetische kern, waarvan de doorsnede kleiner is dan die van de transformator, verminderd.

In elektromagnetische energieomzetters - transformatoren - wordt de overdracht van energie van de ene wikkeling naar de andere uitgevoerd door een magnetisch veld, waarvan de energie geconcentreerd is in het magnetische circuit. In autotransformatoren wordt energie overgedragen zowel door een magnetisch veld als door een elektrische verbinding tussen de primaire en secundaire wikkelingen.