Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Razvojem energetskih i srodnih električnih mreža za prijenos izmjenične struje kao izvora energije za različite uređaje javlja se potreba za uređajima koji mijenjaju vrijednost napona. Takvi univerzalni elektromagnetski uređaji, koji omogućuju podizanje ili spuštanje početnog napona na traženu vrijednost, su transformatori.

Tijekom vremena, kako bi se osigurao stabilan rad električnih uređaja, uglavnom za kućnu uporabu, postojala je potreba za glatkom regulacijom napona. To je postalo moguće nakon što je izumljen autotransformator - uređaj u kojem je sekundarni namot integralni dio primarnih zavoja.

Što je autotransformator?

Iz školskog tečaja fizike poznato je da se najjednostavniji transformator sastoji od dva namota koji su namotani na željezne jezgre. Magnetsko polje izmjenične struje, koje se dovodi preko priključaka primarnih namota, pobuđuje elektromagnetske oscilacije u drugoj zavojnici, sa sličnom frekvencijom.

Prilikom spajanja opterećenja na stezaljke radnog namota, on tvori sekundarni krug u kojem dolazi do struje. U tom slučaju, napon u oblikovanom električnom krugu je izravno proporcionalan broju zavoja namota. To je: U 1 / U 2 = w 1 / w 2, gdje je U 1, U 2 - napon, i w 1, w 2 - broj potpunih zavoja u odgovarajućim zavojnicama.

Slika 1. Dijagram konvencionalnog transformatora i autotransformatora

Autotransformator je malo drugačiji. Ona se, u stvari, sastoji od jednog namota, od kojeg su napravljene jedna ili više slavina, koje tvore sekundarne zavoje. U ovom slučaju, svi namoti međusobno ne tvore samo električnu, već i magnetsku spojnicu. Stoga, pri primjeni električne energije na ulazu autotransformatora dolazi do magnetskog fluksa, pod djelovanjem kojega se EMF inducira u namotu opterećenja. Magnituda elektromotorne sile je izravno proporcionalna broju zavoja koji tvore namotaj opterećenja, iz kojeg se oslobađa napon.

Dakle, gore navedena formula vrijedi za autotransformator.

Iz glavnog namota možete preusmjeriti veliki broj zaključaka, što vam omogućuje stvaranje kombinacija za uklanjanje različitih napona. To je vrlo praktično u praksi, jer je za smanjivanje napona često potrebno napajanje nekoliko kompleta električnih uređaja koji koriste različite napone.

Razlika autotransformatora od uobičajenog transformatora

Kao što se može vidjeti iz opisa autotransformatora, njegova glavna razlika od uobičajenog transformatora je odsutnost drugog svitka s jezgrom. Uloga sekundarnih namota obavljaju se odvojenim skupinama zavoja koje imaju galvansku spojku. Te skupine ne zahtijevaju zasebnu električnu izolaciju.

Ovaj uređaj ima određene prednosti:

  • smanjena potrošnja obojenih metala korištenih u proizvodnji takve opreme;
  • Energija se prenosi pomoću elektromagnetskog polja ulazne struje i zbog električnog spoja između namota. Zbog toga je gubitak energije manji, stoga autotransformatori imaju veću učinkovitost;
  • male težine i kompaktne dimenzije.

Unatoč strukturnim razlikama, načelo djelovanja ove dvije vrste proizvoda ostaje nepromijenjeno. Izbor tipa transformatora ovisi prvenstveno o ciljevima i zadacima koje treba riješiti u elektrotehnici.

Vrste autotransformatora

Ovisno o tome koje mreže (jednofazne ili trofazne) želite promijeniti napon, koristite odgovarajući tip autotransformatora. One su jednofazne ili trofazne. Za transformaciju struje iz tri faze možete instalirati tri autotransformatora koji su dizajnirani za rad u jednofaznim mrežama spajanjem njihovih terminala s trokutom ili zvjezdicom.

Shema priključka namota transformatora

Postoje tipovi laboratorijskih autotransformatora koji omogućuju glatku promjenu vrijednosti izlaznog napona. Takav učinak postiže se pomicanjem klizača preko površine otvorenog dijela jednoslojnog namota, slično načelu reostata. Svitci žice se primjenjuju oko feromagnetske jezgre u obliku prstena, oko koje se pomiče kontaktni klizač.

Autotransformatori ovog tipa masovno su se koristili u otvorenim prostorima SSSR-a u eri masovne distribucije cijevnih televizora. Tada je napon mreža bio nestabilan, što je uzrokovalo izobličenje slika. S vremena na vrijeme korisnici ove nesavršene tehnologije morali su podesiti napon na 220 V.

Prije pojave naponskih stabilizatora, jedini način za postizanje optimalnih postavki snage za kućanske aparate u to vrijeme bila je upotreba LATR-a. Ovaj tip autotransformatora danas se koristi u raznim laboratorijima i obrazovnim ustanovama. Uz njihovu pomoć vrši se podešavanje električne opreme, ispituje se oprema s visokom osjetljivošću i izvode se drugi zadaci.

U posebnoj opremi, gdje je opterećenje neznatno, koriste se DATR modeli autotransformatora.

Autotransformator LATR

Postoje i autotransformatori:

  • male snage, za rad u krugovima do 1 kV;
  • jedinice srednje snage (više od 1 kV);
  • autotransformatori visokog napona.

Valja napomenuti da je u svrhu sigurnosti uporaba autotransformatora kao energetskih transformatora ograničena, kako bi se smanjili naponi do 380 V iznad 6 kV. Razlog tome je prisutnost galvanske veze između namota, što za krajnjeg korisnika nije sigurno. U slučaju nesreća, moguće je da visoki napon padne na opremu s pogonom, što je puno nepredvidivih posljedica. To je glavni nedostatak autotransformatora.

Oznaka na dijagramima

Vrlo je lako razlikovati autotransformator u dijagramu od slike konvencionalnog transformatora. Znak je prisutnost jednog namotaja povezanog s jednom jezgrom, što je naznačeno debelom linijom u dijagramima. Na jednoj ili obje strane ove linije shematski su prikazani namoti, ali su u autotransformatoru svi međusobno povezani. Ako su krugovi prikazani autonomno, onda govorimo o konvencionalnom transformatoru (vidi sliku 1).

Značajke uređaja i dizajna

Kao što je gore navedeno, autotransformator se sastoji od jednog svitka. On je namotan na konvencionalnu ili toroidalnu jezgru.

Toroidni transformator

Zbog svojih konstrukcijskih značajki nema galvanske izolacije između krugova, što može dovesti do visokog napona. Stoga, autotransformator prema dolje, zbog povećane opasnosti, zahtijeva usvajanje dodatnih mjera za zaštitu od električnog udara. Rad s njim dopušten je uz strogo pridržavanje sigurnosnih pravila.

Načelo autotransformatora

Unatoč strukturnim značajkama namotnog dijela jedinice, njegov je princip rada vrlo sličan radu konvencionalnog transformatora. Po istom principu, tijekom kruženja izmjenične struje u jezgri se javlja magnetski tok. Njezin učinak na navijanje karakterizira pojavljivanje jednake veličine elektromotorne sile na svakom pojedinačnom namotu. Ukupna emf na segmentu namotaja jednaka je zbroju struja svih pojedinačnih zavoja.

Osobitost je da primarna struja cirkulira iu namotu, koji se ispostavi da je u antifazi do indukcijske struje. Dobivene vrijednosti tih struja na mjestu namatanja, namijenjene potrošaču, dobivaju se manje (za spuštanje tr.) Od parametara ulazne struje.

Kružni autotransformatorski krug

Omjer EMF vrijednosti izražava se formulom: E 1 / E 2 = w 1 / w 2 = k, gdje je E EMF, w je broj zavoja, k je omjer transformacije.

S obzirom da je pad napona u namotima transformatora mali - može se zanemariti. U ovom slučaju, jednakost: U 1 = E 1 ; U2 = E2 može se smatrati pravednim. Dakle, gore navedena formula ima oblik: U1 / U2 = w1 / w2 = k, to jest, omjer napona prema broju okreta isti je kao za konvencionalni transformator.

Ne ulazeći u detalje, uočavamo da se omjer jakosti struje gornje zavojnice i struje opterećenja, kao i kod konvencionalnog transformatora, izražava formulom: I 1 / I 2 = w 2 / w 1 = 1 / k. Iz toga slijedi da, budući da je u transformacijskom sustavu down 2 down w 2 <w 1, tada I 2 <I 1 . Drugim riječima, izlazna struja je znatno manja od ulazne struje. Tako se za zagrijavanje žice koristi manje energije, što omogućuje korištenje žica manjeg poprečnog presjeka.

Važno je napomenuti da snaga opterećenja formira struje elektromagnetske indukcije i električne komponente. Električna snaga (P = U 2 * I 1 ) je prilično uočljiva u usporedbi s indukcijskom komponentom koja ulazi u sekundarni krug. Stoga, da bi se dobila potrebna snaga, koriste se manje vrijednosti sekcija za magnetska jezgra.

Područja primjene

Autotransformatori do danas zauzimaju snažan položaj u raznim područjima elektrotehnike. Bez njih nemojte upravljati:

  • razni ispravljači;
  • radio uređaji;
  • telefonski uređaji;
  • strojevi za zavarivanje;
  • sustavi elektrifikacije željeznice i mnogi drugi uređaji.

Trofazni autotransformatori koriste se u visokonaponskim elektroenergetskim mrežama. Njihova uporaba povećava učinkovitost energetskih sustava, što utječe na smanjenje troškova povezanih s prijenosom električne energije.

Prednosti i nedostaci

Za gore opisane prednosti, možete dodati nisku cijenu proizvoda, smanjujući troškove korištenih obojenih metala, troškove transformatorskog čelika. Autotransformatore karakteriziraju neznatni gubici energije struja koje cirkuliraju kroz namotaje i jezgre, što omogućuje postizanje stupnja iskorištenja do 99%.

Na nedostatke treba dodati i potrebu za opremom neutralnog uzemljenja. Zbog postojeće vjerojatnosti kratkog spoja i mogućnosti prijenosa visokog napona preko mreže postoje određena ograničenja za autotransformatore.

Zbog galvanske povezanosti namotaja postoji opasnost od prelijevanja atmosferskih prenapona između njih. Međutim, unatoč nedostacima, autotransformatori se još uvijek široko koriste u različitim područjima.

Video na temu članka

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Električar