ด้วยการพัฒนาพลังงานและเครือข่ายไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องเพื่อส่งกระแสสลับเป็นแหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ ความต้องการอุปกรณ์ที่เปลี่ยนค่าแรงดันไฟฟ้าจึงเกิดขึ้น หม้อแปลงไฟฟ้าได้กลายเป็นอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าสากลที่ช่วยให้เพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นเป็นค่าที่ต้องการ

เมื่อเวลาผ่านไป เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพ โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อใช้ในครัวเรือน จำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ราบรื่น สิ่งนี้เกิดขึ้นได้หลังจากที่มันถูกประดิษฐ์ขึ้น autotransformer - อุปกรณ์ที่ขดลวดทุติยภูมิเป็นส่วนหนึ่งของการหมุนหลัก

หม้อแปลงอัตโนมัติคืออะไร?

จากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน เรารู้ว่าหม้อแปลงที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยขดลวดสองเส้นที่พันบนแกนเหล็ก สนามแม่เหล็กของกระแสสลับที่ขับเคลื่อนผ่านขั้วของขดลวดปฐมภูมิกระตุ้นการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าในขดลวดที่สองด้วยความถี่ใกล้เคียงกัน

เมื่อโหลดเชื่อมต่อกับขั้วของขดลวดทำงานจะเกิดวงจรทุติยภูมิที่เกิดกระแสไฟฟ้า ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนรอบของขดลวด นั่นคือ: U 1 /U 2 = w 1 /w 2 โดยที่ U 1, U 2 คือแรงดันไฟฟ้า และ w 1, w 2 คือจำนวนรอบเต็มในขดลวดที่สอดคล้องกัน

รูปที่ 1 แผนผังของหม้อแปลงแบบธรรมดาและหม้อแปลงอัตโนมัติ

ตัวแปลงอัตโนมัติได้รับการออกแบบแตกต่างออกไปเล็กน้อย โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยหนึ่งขดลวดซึ่งมีการก๊อกหนึ่งอันหรือมากกว่านั้นก่อตัวเป็นเทิร์นรอง ในกรณีนี้ ขดลวดทั้งหมดไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเชื่อมต่อทางแม่เหล็กระหว่างกันด้วย ดังนั้นเมื่อพลังงานไฟฟ้าถูกส่งไปยังอินพุตของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจะเกิดฟลักซ์แม่เหล็กขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดโหลด ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนรอบที่ทำให้เกิดขดลวดโหลดซึ่งแรงดันไฟฟ้าถูกถอดออก

ดังนั้น สูตรที่ให้ไว้ข้างต้นจึงใช้ได้กับหม้อแปลงอัตโนมัติเช่นกัน

จากขดลวดหลักสามารถดึงตะกั่วจำนวนมากได้ซึ่งช่วยให้คุณสามารถสร้างชุดค่าผสมเพื่อลบแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดต่างกันได้ วิธีนี้จะสะดวกมากในทางปฏิบัติ เนื่องจากมักจำเป็นต้องลดแรงดันไฟฟ้าในการจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายเครื่องที่ใช้แรงดันไฟฟ้าต่างกัน

ความแตกต่างระหว่างหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติและหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไป

ดังที่เห็นได้จากคำอธิบายของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ ความแตกต่างหลักจากหม้อแปลงทั่วไปคือการไม่มีคอยล์ตัวที่สองที่มีแกน บทบาทของขดลวดทุติยภูมิดำเนินการโดยกลุ่มเทิร์นที่แยกจากกันซึ่งมีการเชื่อมต่อไฟฟ้า กลุ่มเหล่านี้ไม่ต้องการฉนวนไฟฟ้าแยกต่างหาก

อุปกรณ์นี้มีข้อดีบางประการ:

• ลดการใช้โลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ดังกล่าว
• การถ่ายโอนพลังงานจะดำเนินการโดยอิทธิพลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของกระแสอินพุตและด้วยการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างขดลวด ด้วยเหตุนี้ การสูญเสียพลังงานจึงลดลง ซึ่งเป็นสาเหตุที่หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีประสิทธิภาพสูงกว่า
• น้ำหนักเบาและมีขนาดกะทัดรัด

แม้จะมีความแตกต่างด้านการออกแบบ แต่หลักการทำงานของผลิตภัณฑ์ทั้งสองประเภทนี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การเลือกประเภทของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับเป้าหมายและงานที่ต้องแก้ไขในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าเป็นหลัก

ประเภทของหม้อแปลงอัตโนมัติ

จำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับเครือข่าย (เฟสเดียวหรือสามเฟส) ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าประเภทที่เหมาะสม เป็นเฟสเดียวหรือสามเฟส หากต้องการแปลงกระแสจากสามเฟสคุณสามารถติดตั้งตัวแปลงอัตโนมัติสามตัวที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในเครือข่ายเฟสเดียวโดยเชื่อมต่อเทอร์มินัลด้วยรูปสามเหลี่ยมหรือเครื่องหมายดอกจัน

มีหม้อแปลงอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการหลายประเภทที่ให้คุณเปลี่ยนค่าแรงดันไฟขาออกได้อย่างราบรื่น เอฟเฟกต์นี้เกิดขึ้นได้โดยการเลื่อนตัวเลื่อนไปตามพื้นผิวของส่วนที่เปิดของการพันแบบชั้นเดียว คล้ายกับหลักการทำงานของลิโน่ การหมุนลวดจะถูกพันรอบแกนเฟอร์โรแมกเนติกรูปวงแหวน ตามแนวเส้นรอบวงที่แถบเลื่อนหน้าสัมผัสเคลื่อนที่

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติประเภทนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วสหภาพโซเวียตในยุคของการจำหน่ายโทรทัศน์หลอดจำนวนมาก ในเวลานั้น แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายไม่เสถียร ส่งผลให้ภาพบิดเบี้ยว ผู้ใช้เทคโนโลยีที่ไม่สมบูรณ์นี้ต้องปรับแรงดันไฟฟ้าเป็น 220 V เป็นครั้งคราว

ก่อนการมาถึงของตัวปรับแรงดันไฟฟ้า วิธีเดียวที่จะได้พารามิเตอร์พลังงานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือนในเวลานั้นคือการใช้ LATR เครื่องเปลี่ยนรูปอัตโนมัติประเภทนี้ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันในห้องปฏิบัติการและสถาบันการศึกษาต่างๆ ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา มีการปรับอุปกรณ์ไฟฟ้า ทดสอบอุปกรณ์ที่มีความไวสูงและทำงานอื่น ๆ

ในอุปกรณ์พิเศษที่โหลดไม่มีนัยสำคัญ จะใช้รุ่นหม้อแปลงอัตโนมัติ DATR

นอกจากนี้ยังมีตัวแปลงอัตโนมัติ:

• พลังงานต่ำสำหรับทำงานในวงจรสูงถึง 1 kV;
• หน่วยกำลังปานกลาง (มากกว่า 1 kV)
• หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงอัตโนมัติ

ควรสังเกตว่าด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าเกิน 6 kV ถึง 380 V จึงมีข้อจำกัด นี่เป็นเพราะว่ามีการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างขดลวดซึ่งไม่ปลอดภัยสำหรับผู้ใช้ ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุอาจเป็นไปได้ว่าไฟฟ้าแรงสูงจะไปถึงอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานซึ่งเต็มไปด้วยผลที่ตามมาที่คาดเดาไม่ได้ นี่เป็นข้อเสียเปรียบหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

การกำหนดบนไดอะแกรม

เป็นเรื่องง่ายมากที่จะแยกแยะหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติในไดอะแกรมจากรูปภาพของหม้อแปลงทั่วไป เครื่องหมายคือการมีขดลวดเส้นเดียวเชื่อมต่อกับแกนเดียวซึ่งระบุด้วยเส้นหนาในแผนภาพ ขดลวดจะแสดงแผนผังที่ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านของเส้นนี้ แต่ในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ ขดลวดทั้งหมดจะเชื่อมต่อถึงกัน หากการเลี้ยวแสดงโดยอัตโนมัติในแผนภาพ แสดงว่าเรากำลังพูดถึงหม้อแปลงแบบธรรมดา (ดูรูปที่ 1)

คุณสมบัติของอุปกรณ์และการออกแบบ

ตามที่ระบุไว้ข้างต้นหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติประกอบด้วยขดลวดเดี่ยว แผลเป็นบนแกนปกติหรือแกนวงแหวน

เนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบ จึงไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้าระหว่างวงจร ซึ่งอาจนำไปสู่ไฟฟ้าช็อตไฟฟ้าแรงสูงได้ ดังนั้นหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์เนื่องจากอันตรายที่เพิ่มขึ้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการเพิ่มเติมเพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อต อนุญาตให้ทำงานกับมันได้ภายใต้การปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยอย่างเคร่งครัด

หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

แม้จะมีคุณสมบัติโครงสร้างของส่วนที่คดเคี้ยวของตัวเครื่อง แต่หลักการทำงานของมันก็คล้ายกับการทำงานของหม้อแปลงทั่วไปมาก ตามหลักการเดียวกัน ในระหว่างการไหลเวียนของกระแสสลับ ฟลักซ์แม่เหล็กจะเกิดขึ้นในแกนกลาง ผลกระทบต่อการพันของขดลวดนั้นมีลักษณะของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเท่ากันในแต่ละรอบ EMF รวมในส่วนของขดลวดเท่ากับผลรวมของค่าปัจจุบันของการหมุนแต่ละครั้ง

ลักษณะเฉพาะคือกระแสปฐมภูมิยังไหลเวียนผ่านขดลวดซึ่งอยู่ในแอนติเฟสกับกระแสเหนี่ยวนำ ค่าผลลัพธ์ของกระแสเหล่านี้ในส่วนของขดลวดที่มีไว้สำหรับผู้บริโภคจะน้อยกว่า (สำหรับการม้วนแบบสเต็ปดาวน์) กว่าพารามิเตอร์ของกระแสไฟฟ้าที่เข้ามา

อัตราส่วนของค่า EMF แสดงโดยสูตร: E 1 /E 2 = w 1 /w 2 = k โดยที่ E คือ EMF, w คือจำนวนรอบ, k คืออัตราส่วนการเปลี่ยนแปลง

เมื่อพิจารณาว่าแรงดันไฟฟ้าตกในขดลวดหม้อแปลงมีน้อย ก็สามารถละเลยได้ ในกรณีนี้ ความเท่าเทียมกันคือ: U 1 = E 1 ; U 2 = E 2 ถือว่ายุติธรรม ดังนั้นสูตรข้างต้นจึงมีรูปแบบ: U 1 /U 2 = w 1 /w 2 = k นั่นคืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อจำนวนรอบจะเหมือนกับหม้อแปลงทั่วไป

โดยไม่ต้องลงรายละเอียด เราสังเกตว่าอัตราส่วนของกระแสของคอยล์ด้านบนต่อกระแสโหลดสำหรับหม้อแปลงทั่วไปแสดงโดยสูตร: I 1 /I 2 = w 2 /w 1 = 1/k เป็นไปตามนั้นตั้งแต่ใน 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.

เป็นที่น่าสังเกตว่ากำลังโหลดนั้นเกิดจากกระแสของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและส่วนประกอบทางไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า (P = U 2 * I 1) ค่อนข้างสังเกตได้ชัดเจนเมื่อเปรียบเทียบกับส่วนประกอบการเหนี่ยวนำที่เข้าสู่วงจรทุติยภูมิ ดังนั้นเพื่อให้ได้พลังงานที่ต้องการ จึงมีการใช้หน้าตัดที่เล็กกว่าสำหรับแกนแม่เหล็ก

การใช้งาน

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติยังคงครองตำแหน่งที่แข็งแกร่งในสาขาต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมไฟฟ้า ไม่สามารถทำได้หากไม่มีพวกเขา:

• วงจรเรียงกระแสต่างๆ
• อุปกรณ์วิศวกรรมวิทยุ
• ชุดโทรศัพท์
• เครื่องเชื่อม
• ระบบไฟฟ้าทางรถไฟและอุปกรณ์อื่นๆอีกมากมาย

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติสามเฟสใช้ในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง การใช้งานจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าซึ่งส่งผลต่อการลดต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการส่งไฟฟ้า

ข้อดีและข้อเสีย

เพื่อประโยชน์ที่ได้อธิบายไว้ข้างต้นคุณสามารถเพิ่มต้นทุนผลิตภัณฑ์ต่ำได้โดยการลดต้นทุนของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ใช้และต้นทุนของเหล็กหม้อแปลง หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีลักษณะเฉพาะคือการสูญเสียพลังงานของกระแสที่ไหลเวียนผ่านขดลวดและแกนไม่มีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้สามารถบรรลุระดับประสิทธิภาพสูงถึง 99%

ถึงข้อเสียเราควรเพิ่มความต้องการอุปกรณ์สายดินที่เป็นกลาง เนื่องจากความน่าจะเป็นที่มีอยู่ของการลัดวงจรและความเป็นไปได้ในการส่งไฟฟ้าแรงสูงผ่านเครือข่าย จึงมีข้อจำกัดบางประการในการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

เนื่องจากการเชื่อมต่อไฟฟ้าของขดลวดจึงอาจเกิดอันตรายจากแรงดันไฟฟ้าเกินในชั้นบรรยากาศที่ผ่านระหว่างขดลวดเหล่านั้น อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อเสีย แต่หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติยังคงพบการใช้งานที่หลากหลายในหลากหลายสาขา

วิดีโอในหัวข้อของบทความ

โดยทั่วไปแล้ว หม้อแปลงไฟฟ้าได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงกระแสอินพุตของแรงดันไฟฟ้าหนึ่งให้เป็นกระแสเอาต์พุตของแรงดันไฟฟ้าอื่น ในกรณีที่จำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าภายในขอบเขตเล็กน้อย การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบขดลวดเดี่ยวเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้จะง่ายกว่าและสะดวกกว่าซึ่งเรียกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแทนที่จะเป็นแบบสองขดลวด

ดังนั้นหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจึงเป็นหนึ่งในตัวแปรของหม้อแปลงไฟฟ้าที่ขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิเชื่อมต่อโดยตรงเนื่องจากมีการเชื่อมต่อทั้งแม่เหล็กไฟฟ้าและกัลวานิก

ขดลวดรวมของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีขั้วต่ออย่างน้อย 3 อัน เมื่อเชื่อมต่อกับพินเหล่านี้ คุณจะได้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ด้วยอัตราส่วนการแปลงที่ต่ำตั้งแต่ 1 ถึง 2 หม้อแปลงอัตโนมัติจะมีประสิทธิภาพมากกว่า เบากว่า และราคาถูกกว่าหม้อแปลงแบบหลายขดลวด

ข้อได้เปรียบหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติคือปัจจัยประสิทธิภาพสูงซึ่งสูงถึง 99% นี่เป็นเพราะว่าพลังงานเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ถูกแปลง ในสภาวะที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออกแตกต่างกันเล็กน้อย นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ เนื่องจากการสูญเสียการแปลงมีน้อยมาก

ข้อเสียเปรียบหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติคือไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้าของวงจรไฟฟ้าหลักและทุติยภูมิโดยใช้ฉนวนเช่นเดียวกับในหม้อแปลงทั่วไป เหล่านั้น. ที่นี่เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างสิ่งที่เรียกว่า "การแยกกัลวานิก" ดังนั้นที่ค่าสัมประสิทธิ์การแปลงสูงจึงมีโอกาสสูงที่จะเกิดการลัดวงจรหรือการพังทลายของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจเมื่อเชื่อมต่อเครือข่ายที่มีการต่อสายดินอย่างมีประสิทธิภาพด้วยแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 110 kV รวมถึงอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่า 3-4 เนื่องจากการสูญเสียไฟฟ้าน้อยกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไป เหตุผลทางเศรษฐกิจอีกประการหนึ่งสำหรับการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติคือความจริงที่ว่าการผลิตใช้ทองแดงน้อยลงสำหรับขดลวดและใช้เหล็กไฟฟ้าสำหรับแกน ดังนั้นน้ำหนักและขนาดของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจึงน้อยลงและต้นทุนก็ต่ำลง

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติถูกใช้เป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าในอุปกรณ์สตาร์ทของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับต่างๆ รวมถึงมอเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดเพื่อการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ราบรื่นในวงจรป้องกันรีเลย์ ฯลฯ การควบคุมหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเนื่องจากความสามารถในการเคลื่อนย้ายจุดตัดแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิทางกลไกทำให้อนุญาต คุณต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิให้คงที่เมื่อแรงดันไฟฟ้าหลักเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า ในเวลาเดียวกันตัวแปลงอัตโนมัติตัวเดียวกันสามารถเป็นได้ทั้งแบบก้าวขึ้นและลง - ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการรวมของขดลวด

เครื่องเปลี่ยนรูปอัตโนมัติแบบปรับได้ในห้องปฏิบัติการ (LATR)

ในเครือข่ายแรงดันต่ำตัวแปลงอัตโนมัติยังใช้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการพลังงานต่ำ ในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติดังกล่าว แรงดันไฟฟ้าจะถูกควบคุมโดยการเลื่อนหน้าสัมผัสแบบเลื่อนไปตามการหมุนของขดลวด

LATR ผลิตขึ้นโดยการพันขดลวดชั้นเดียวของแกนแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกรูปวงแหวนพร้อมลวดทองแดงหุ้มฉนวน ขดลวดดังกล่าวมีหลายสาขาคงที่ซึ่งทำให้สามารถใช้ LATR เป็นหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์หรือสเต็ปอัพที่มีอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงคงที่ที่แน่นอน นอกจากนี้ บนพื้นผิวของขดลวดทองแดงที่แยกฉนวนออก จะมีการตัดรางแคบๆ ไปตามที่ลูกกลิ้งหรือแปรงสามารถเคลื่อนที่ได้ ซึ่งทำเพื่อให้ได้การควบคุมแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 250V ได้อย่างราบรื่น เป็นที่น่าสังเกตว่าการลัดวงจรจะไม่เกิดขึ้นเมื่อเทิร์นที่อยู่ติดกันถูกปิดในหม้อแปลงในห้องปฏิบัติการเนื่องจากเครือข่ายและกระแสโหลดในขดลวดรวมของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติอยู่ใกล้กันและมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม LATR ผลิตขึ้นโดยมีกำลังไฟพิกัดตั้งแต่ 0.5 ถึง 7.5 kVA

การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าต่างๆ และลดต้นทุนการส่งพลังงาน อย่างไรก็ตาม ส่งผลให้มีความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรเพิ่มขึ้น

ข้อดีของหม้อแปลงอัตโนมัติเมื่อเปรียบเทียบกับหม้อแปลงทั่วไป:

• ลดการใช้วัสดุออกฤทธิ์เช่นทองแดงและเหล็กไฟฟ้า
• เพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้า (สูงถึง 99.7%)
• ขนาดและน้ำหนักลดลง
• ต้นทุนต่ำ

ข้อเสียของการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเมื่อเทียบกับหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไป:

• ประสิทธิภาพลดลงที่อัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ (มากกว่า 3-4)
• เนื่องจากความจริงที่ว่าขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิเชื่อมต่อเป็นขดลวดเดียวของตัวแปลงอัตโนมัติและมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าจึงไม่สามารถใช้เป็นหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์สำหรับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 6 ถึง 10 kV เนื่องจากในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ ทุกส่วนของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติและเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงของเครือข่ายจ่ายไฟ สิ่งนี้ไม่ได้รับอนุญาตตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยในการบำรุงรักษาและเนื่องจากความเป็นไปได้ที่ฉนวนของชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อซึ่งผู้คนใช้งานอยู่จะพัง

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติประสบความสำเร็จในการแข่งขันเพื่อผู้บริโภค ควบคู่ไปกับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสองหรือสามขดลวด หม้อแปลงอัตโนมัติมีราคาไม่แพงนัก สะดวกสบาย สามารถทำหน้าที่ทั้งแบบสเต็ปอัพและสเต็ปดาวน์ และเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าและอัตราส่วนการแปลงต่ำ

ผู้ใช้ไฟฟ้าจำเป็นต้องแปลงกระแสให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ หากตรวจไม่พบการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวภายในขอบเขตเล็กน้อย ก็สามารถใช้ยูนิตพิเศษได้ หม้อแปลงไฟฟ้าแบบธรรมดามีสองขดลวด อุปกรณ์พิเศษอาจมีขดลวดรวมกันเพียงอันเดียวเท่านั้น นี่คือหม้อแปลงอัตโนมัติ มันถูกใช้หากดัชนีการแปลงไม่เกิน 1

ในกรณีนี้ความแตกต่างระหว่างระดับปัจจุบันในขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิจะมีน้อย หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติคืออะไร รวมถึงหลักการพื้นฐานของการทำงานของมัน จะมีการหารือเพิ่มเติม

หลักการของอุปกรณ์

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีลักษณะเฉพาะด้วยอุปกรณ์และหลักการทำงานเฉพาะ การพันครั้งแรกเป็นส่วนหนึ่งของวงจรที่สองหรือในทางกลับกัน วงจรดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะด้วยการมีเพศสัมพันธ์แบบแม่เหล็กไฟฟ้าและกัลวานิก หน่วยการเพิ่มและลดหน่วยถูกใช้ในกิจกรรมต่างๆ ของมนุษย์ นอกจากนี้ลักษณะของขดลวดยังถูกกำหนดโดยลักษณะของขดลวด

เมื่อเชื่อมต่อกับขดลวด AC จะตรวจจับฟลักซ์แม่เหล็กในแกนกลาง ในแต่ละเทิร์นที่มีอยู่ แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำ ณ ขณะนี้ นอกจากนี้มูลค่าของมันจะเท่ากัน

แผนภาพหม้อแปลงอัตโนมัติอธิบายหลักการทำงานของตัวเครื่อง เมื่อมีการเชื่อมต่อโหลด กระแสไฟฟ้าทุติยภูมิจะเคลื่อนที่ผ่านขดลวด ในขณะนี้กระแสหลักยังเคลื่อนที่ไปตามตัวนำเดียวกัน กระแสทั้งสองรวมกันในเชิงเรขาคณิต ดังนั้นจะมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าจำนวนน้อยมากให้กับขดลวด

ลักษณะเฉพาะ

วงจรที่เท่ากันของตัวแปลงอัตโนมัติช่วยให้คุณประหยัดปริมาณตัวนำทองแดง สำหรับอุปกรณ์ดังกล่าว ต้องใช้ลวดที่มีหน้าตัดเล็กกว่า ช่วยให้ประหยัดวัสดุได้มากและมีต้นทุนอุปกรณ์ที่ค่อนข้างต่ำ สามารถลดต้นทุนในการผลิตอุปกรณ์ที่นำเสนอได้โดยการลดปริมาณเหล็กสำหรับการผลิตไดรฟ์แม่เหล็ก หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีขนาดหน้าตัดแกนกลางแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

การออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติที่ทันสมัยทำให้อุปกรณ์เป็นที่ต้องการหากค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงเข้าใกล้ 1 หรืออยู่ในช่วงตั้งแต่ 1.5 ถึง 2 หากค่าสัมประสิทธิ์มากกว่า 3 การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวจะไม่ยุติธรรม

หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ การออกแบบและชิ้นส่วนต่างจากหม้อแปลงสองขดลวดทั่วไปเล็กน้อยในหลาย ๆ ด้าน

โหมดการทำงานต่างๆ ของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติสามารถขจัดข้อบกพร่องของเครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือนได้ นี่เป็นสิ่งจำเป็น ตัวอย่างเช่น เมื่อแรงดันไฟฟ้าไม่ถึงหรือในทางกลับกัน เกินมาตรฐานมาตรฐาน 220 V เล็กน้อย คุณสมบัติการออกแบบของตัวแปลงอัตโนมัติช่วยให้สามารถปรับค่าได้ในขั้นตอนหนึ่ง หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งรวมถึงระบบสวิตชิ่งและการควบคุมจะดำเนินการกระบวนการนี้โดยอัตโนมัติ

พันธุ์

การเลือกประเภทของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัตินั้นขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และสภาพการใช้งาน หน่วยที่นำเสนอแปดประเภทมักใช้บ่อยที่สุด:

1. วียู-25-บี ออกแบบมาเพื่อปรับกระแสขดลวดทุติยภูมิให้เท่ากันเมื่อใช้วงจรป้องกันส่วนต่างสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
2. เอทีดี. กำลังไฟอยู่ที่ 25W. มีประเภทการออกแบบที่ล้าสมัย ใช้เวลานานในการทำให้อิ่มและไม่ค่อยได้ใช้
3. LATR-1. หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัตินี้อนุญาตให้ใช้กับโหลด 127V ได้
4. ลาทีอาร์-2. ผลิตสำหรับเครือข่ายในครัวเรือน (220V) ใน LATR สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้โดยใช้หน้าสัมผัสที่เลื่อนไปตามการหมุนของขดลวด
5. DATR-1. ใช้สำหรับบรรทุกน้ำหนักเบาในอุปกรณ์พิเศษ
6. อาร์เอ็นโอ ใช้ภายใต้สภาวะโหลดสูง
7. รนท. ทำงานภายใต้ภาระหนักที่สุดในเครือข่ายวัตถุประสงค์พิเศษ
8. เอทีเอ็นซี. ใช้สำหรับเครื่องมือวัดทางไกล

นอกจากนี้ยังมีการแบ่งออกเป็นหน่วยกำลังต่ำ (สูงถึง 1 kV) หน่วยกำลังปานกลาง (มากกว่า 1 kV) และประเภทกำลัง

พันธุ์เฟสเดียว

ปัจจุบันมีการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบเฟสเดียวและสามเฟส ในกรณีแรกอุปกรณ์จะมีความหลากหลายเช่น LATR ใช้สำหรับเครือข่ายไฟฟ้าแรงต่ำ ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า จำเป็นต้องมีการออกแบบแบบลดขั้นตอน เช่น หม้อแปลงอัตโนมัติประเภท 220/110 หรือ 220/100 ในกรณีนี้ ขดลวดทุติยภูมิเป็นส่วนหนึ่งของวงจรปฐมภูมิ ในทางกลับกันประเภทสเต็ปอัพของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัตินั้นรวมถึงขดลวดปฐมภูมิในวงจรทุติยภูมิด้วย

ในอุปกรณ์ทั้งสองประเภท การควบคุมจะดำเนินการโดยการเลื่อนหน้าสัมผัสแบบเคลื่อนย้ายได้ไปตามการหมุนของขดลวด LATR ประกอบด้วยไดรฟ์แม่เหล็กรูปวงแหวน การม้วนประกอบด้วยชั้นเดียว ประกอบด้วยลวดทองแดงหุ้มฉนวน

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบเฟสเดียวมีหลายก๊อกที่ยื่นออกมาจากขดลวด องค์ประกอบการออกแบบเหล่านี้กำหนดว่าเครื่องจะทำงานเพื่อเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายหรือไม่ เพื่อให้การปรับแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิเป็นไปอย่างราบรื่น จึงมีการสร้างรางเล็กๆ บนพื้นผิวของขดลวด มันถูกล้างออกจากชั้นฉนวน หน้าสัมผัสลูกกลิ้งหรือแปรงเคลื่อนที่ไปตามแทร็กนี้ การปรับจะดำเนินการภายในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 250 V.

พันธุ์สามเฟส

นอกจากอุปกรณ์เฟสเดียวแล้วยังใช้อุปกรณ์สามเฟสด้วย แตกต่างกันตามประเภทของขดลวด มีหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแบบสามเฟสพร้อมวงจรสองและสามวงจร

ส่วนใหญ่แล้วขดลวดในอุปกรณ์ดังกล่าวจะเชื่อมต่อกันเป็นรูปดาว พวกเขามีจุดที่เป็นกลางแยกต่างหาก การใช้ทิศทางการจ่ายแรงดันไฟฟ้าจะลดหรือเพิ่มขึ้น หลักการนี้เป็นพื้นฐานในการสตาร์ทการทำงานของเครื่องยนต์กำลังสูงและควบคุมกระแสไฟฟ้าโดยใช้ระบบสเต็ป หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแบบสามเฟสใช้สำหรับทำความร้อนองค์ประกอบเตาเผา

อุปกรณ์ที่มีสามขดลวดใช้ในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง ในกรณีนี้ ที่ด้านแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า อุปกรณ์จะเชื่อมต่อกับสายไฟที่เป็นกลางในสตาร์ หน้าสัมผัสประเภทนี้สามารถลดแรงดันไฟฟ้าโดยคำนึงถึงลักษณะฉนวนของอุปกรณ์ การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบและประหยัดค่าใช้จ่ายในการส่งไฟฟ้าได้ อย่างไรก็ตามในกรณีนี้จำนวนกระแสลัดวงจรจะเพิ่มขึ้น

การมีการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างวงจรรวมไม่อนุญาตให้ใช้อุปกรณ์ที่นำเสนอในเครือข่ายไฟฟ้า (6-10 kV) หากแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 0.38 kV ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าสามเฟส 380V จะจ่ายให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าโดยตรง ผู้คนสามารถทำงานกับอุปกรณ์ดังกล่าวได้ เพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุ จึงมีการใช้ยูนิตประเภทอื่นในสภาพดังกล่าว

ข้อบกพร่อง

ก่อนที่จะนำอุปกรณ์ที่นำเสนอไปใช้งานจำเป็นต้องศึกษาข้อเสียเปรียบหลัก:

• วงจรประเภทแรงดันไฟฟ้าต่ำจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากระดับแรงดันไฟฟ้าสูง เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของเครือข่าย คุณจะต้องสร้างระบบจ่ายแรงดันต่ำที่ออกแบบมาอย่างดี เฉพาะในกรณีนี้อุปกรณ์จะสามารถรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นได้
• ฟลักซ์ที่กระจายไประหว่างขดลวดนั้นมีค่าเล็กน้อย หากเกิดข้อผิดพลาดบางอย่าง อาจเกิดการลัดวงจรได้ ความน่าจะเป็นในกรณีนี้เพิ่มขึ้นอย่างมาก
• การเชื่อมต่อที่ทำระหว่างขดลวดทุติยภูมิและขดลวดปฐมภูมิจะต้องเหมือนกัน มิฉะนั้นอาจเกิดปัญหาบางอย่างระหว่างการทำงานของเครื่อง
• ไม่สามารถสร้างระบบที่มีการต่อสายดินด้านเดียวได้ บล็อกทั้งสองจะต้องมีความเป็นกลาง
• ระบบที่นำเสนอทำให้ยากต่อการรักษาสมดุลทางแม่เหล็กไฟฟ้า ในการปรับปรุงตัวบ่งชี้นี้ คุณจะต้องเพิ่มขนาดตัวเครื่อง หากช่วงการเปลี่ยนแปลงมีนัยสำคัญ การประหยัดทรัพยากรก็จะน้อยมาก

ควรสังเกตด้วยว่าเมื่อซ่อมหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเพื่อขจัดปัญหาและเหตุฉุกเฉินที่เกิดขึ้นความปลอดภัยของบุคลากรที่ปฏิบัติงานอาจลดลง นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าได้ที่ขดลวดด้านล่าง ในกรณีนี้องค์ประกอบทั้งหมดของระบบจะเชื่อมต่อกับส่วนไฟฟ้าแรงสูง ตามกฎความปลอดภัย สถานการณ์นี้ไม่เป็นที่ยอมรับ ในกรณีนี้มีความเป็นไปได้ที่จะพังฉนวนของตัวนำที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้า

เมื่อตรวจสอบคุณสมบัติหลักของการทำงานและการออกแบบตัวแปลงอัตโนมัติแล้วเราสามารถสรุปเกี่ยวกับความเหมาะสมในการใช้งานเพื่อวัตถุประสงค์ของเราเองได้

หม้อแปลงอัตโนมัติ- ตัวแปรหม้อแปลงที่ต่อขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิโดยตรง โดยพันกันบนแท่งเดียว กำลังถูกถ่ายโอนระหว่างขดลวดในลักษณะรวมกัน - โดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า ขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีขั้วต่อหลายขั้ว (อย่างน้อย 3 ) คุณสามารถรับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้โดยการเชื่อมต่อ

ในบางกรณีอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าภายในขีดจำกัดเล็กน้อย วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้ไม่ใช่การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบขดลวดสองเส้น แต่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบขดลวดเดี่ยวที่เรียกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ หากอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงแตกต่างจากความสามัคคีเล็กน้อยความแตกต่างระหว่างขนาดของกระแสในขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิจะมีน้อย จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณรวมขดลวดทั้งสองเข้าด้วยกัน? ผลลัพธ์ที่ได้คือวงจรหม้อแปลงอัตโนมัติ (รูปที่ 1)

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจัดอยู่ในประเภทหม้อแปลงวัตถุประสงค์พิเศษ หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแตกต่างจากหม้อแปลงตรงที่ขดลวดแรงดันต่ำเป็นส่วนหนึ่งของขดลวดแรงดันสูงนั่นคือวงจรของขดลวดเหล่านี้ไม่เพียงมีแม่เหล็กเท่านั้น แต่ยังมีการเชื่อมต่อแบบไฟฟ้าด้วย

ขึ้นอยู่กับการรวมขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติคุณสามารถเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าได้

ข้าว. 1 แบบแผนของตัวแปลงอัตโนมัติแบบเฟสเดียว: a - step-down, b - step-up

หากคุณเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับจุด A และ X ฟลักซ์แม่เหล็กกระแสสลับจะปรากฏขึ้นที่แกนกลาง ในแต่ละรอบของการพัน EMF ที่มีขนาดเท่ากันจะถูกเหนี่ยวนำ แน่นอนว่าระหว่างจุด a และ X แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าของหนึ่งเทิร์นคูณด้วยจำนวนรอบที่อยู่ระหว่างจุด a และ X

หากคุณแนบโหลดบางส่วนเข้ากับขดลวดที่จุด a และ X ดังนั้นกระแสทุติยภูมิ I2 จะผ่านส่วนหนึ่งของขดลวดและระหว่างจุด a และ X อย่างแม่นยำ แต่เนื่องจากกระแสปฐมภูมิ I1 ยังผ่านรอบเดียวกัน กระแสทั้งสองจะ เมื่อบวกกันทางเรขาคณิต แล้วกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กมากจะไหลผ่านส่วน aX ซึ่งกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างกระแสเหล่านี้ ช่วยให้ส่วนหนึ่งของขดลวดทำจากลวดเส้นเล็กเพื่อประหยัดทองแดง หากเราคำนึงว่าส่วนนี้ประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของเทิร์นทั้งหมด การประหยัดทองแดงก็ค่อนข้างจะสังเกตได้ชัดเจน

ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเพื่อลดหรือเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยเมื่อมีการติดตั้งกระแสไฟฟ้าลดลงในส่วนของขดลวดซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับวงจรทั้งสองของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติซึ่งช่วยให้สามารถสร้างด้วยลวดที่บางกว่าและ ประหยัดโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ในขณะเดียวกัน ปริมาณการใช้เหล็กในการผลิตแกนแม่เหล็กซึ่งมีหน้าตัดน้อยกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าก็ลดลง

ในตัวแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า - หม้อแปลงไฟฟ้า - การถ่ายโอนพลังงานจากขดลวดหนึ่งไปยังอีกขดลวดหนึ่งนั้นกระทำโดยสนามแม่เหล็กซึ่งพลังงานนั้นกระจุกตัวอยู่ในวงจรแม่เหล็ก ในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ พลังงานจะถูกถ่ายโอนทั้งโดยสนามแม่เหล็กและโดยการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ