Un autotransformador es un transformador con un solo devanado en un núcleo laminado. Un autotransformador es similar a un transformador de dos devanados, pero difiere en la forma en que se interrelacionan el devanado primario y el secundario. Una parte del devanado es común a ambos lados primario y secundario.

En condiciones de carga, una parte de la corriente de carga se obtiene directamente de la alimentación y la parte restante se obtiene por acción del transformador. Un autotransformador funciona como un regulador de tensión.

Contenido:

• Explicación del autotransformador con el diagrama del circuito
• Ahorro de cobre en el autotransformador en comparación con el transformador ordinario de dos devanados
• Ventajas del autotransformador transformador
• Desventajas del autotransformador
• Aplicaciones del autotransformador

Explicación del autotransformador con el diagrama del circuito

En un transformador ordinario, los devanados primario y secundario están aislados eléctricamente entre sí, pero conectados magnéticamente como se muestra en la figura siguiente. Mientras que en el autotransformador los devanados primario y secundario están conectados magnéticamente además de eléctricamente. De hecho, una parte del único devanado continuo es común al primario y al secundario.

Hay dos tipos de autotransformadores basados en la construcción. En un tipo de transformador, hay un devanado continuo con las derivaciones sacadas en puntos convenientes determinados por la tensión secundaria deseada. Sin embargo, en otro tipo de autotransformador, hay dos o más bobinas distintas que están conectadas eléctricamente para formar un devanado continuo. La construcción del autotransformador se muestra en la figura siguiente.

El devanado primario AB del que se toma una toma en C, de forma que CB actúa como devanado secundario. La tensión de alimentación se aplica a través de AB, y la carga se conecta a través de CB. La toma puede ser fija o variable. Cuando se aplica una tensión alterna V1 a través de AB, se establece un flujo alterno en el núcleo, como resultado, se induce una emf E1 en el devanado AB. Una parte de esta emf inducida se toma en el circuito secundario.

Deje,

• V1 – tensión aplicada en el primario
• V2 – tensión en el secundario a través de la carga
• I1 – corriente en el primario
• I2 – corriente en la carga
• N1 – número de espiras entre A y B
• N2 – número de espiras entre C y B

Despreciando no-corriente de carga, reactancia de fuga y pérdidas,

V1 = E1 y V2 = E2

Por lo tanto, la relación de transformación:

Como los amperios-vuelta del secundario son opuestos a los amperios-vuelta del primario, la corriente I2 está en oposición de fase a I1. La tensión del secundario es menor que la del primario. Por lo tanto la corriente I2 es mayor que la corriente I1. Por tanto, la corriente resultante que circula por la sección BC es (I2 – I1).

Los amperios-vuelta debidos a la sección BC = corriente x vueltas
La ecuación (1) y (2) muestra que los amperios-vuelta debidos a la sección BC y AC se equilibran entre sí, lo cual es característico de la acción del transformador.

Ahorro de cobre en el autotransformador en comparación con el transformador ordinario de dos devanados

El peso del cobre es proporcional a la longitud y al área de una sección transversal del conductor.

La longitud del conductor es proporcional al número de vueltas, y la sección transversal es proporcional al producto de la corriente y el número de vueltas.

Ahora, a partir de la figura anterior (B) mostrada del autotransformador, el peso del cobre requerido en un autotransformador es

Wa = peso del cobre en la sección AC + peso del cobre en la sección CB

Por lo tanto

Si se realiza la misma tarea con un transformador ordinario de dos espiras mostrado anteriormente en la figura (A), el peso total del cobre requerido en el transformador ordinario,

W0 = peso del cobre en su devanado primario + peso del cobre en su devanado secundario

Por lo tanto,

Ahora, la relación entre el peso del cobre en un autotransformador y el peso del cobre en un transformador ordinario viene dada como

Ahorro de cobre afectado por el uso de un autotransformador = peso del cobre requerido en un transformador ordinario – peso del cobre requerido en un autotransformadorPor tanto,

Ahorro de cobre = K x peso del cobre necesario para dos devanados del transformador

Por lo tanto, el ahorro de cobre aumenta a medida que la relación de transformación se acerca a la unidad. Por lo tanto, el autotransformador se utiliza cuando el valor de K es casi igual a la unidad.

Ventajas del autotransformador

• Menos costoso
• Mejor regulación
• Bajas pérdidas en comparación con el transformador ordinario de dos devanados de la misma potencia.

Desventajas del autotransformador

Hay varias ventajas del autotransformador, pero también una desventaja importante, por la que el autotransformador no se utiliza ampliamente, es que

• El devanado secundario no está aislado del devanado primario.
  Si un autotransformador se utiliza para suministrar baja tensión a partir de una alta tensión y hay una ruptura en el devanado secundario, la tensión primaria completa llega a través del terminal secundario, lo que es peligroso para el operador y el equipo. Por lo tanto, el autotransformador no debe utilizarse para interconectar sistemas de alta y baja tensión.

• Sólo se utiliza en los lugares limitados donde se requiere una ligera variación de la tensión de salida de la tensión de entrada.

Aplicaciones del autotransformador

• Se utiliza como arrancador para dar hasta un 50 o 60% de la tensión total al estator de un motor de inducción de jaula de ardilla durante el arranque.
• Se utiliza para dar un pequeño impulso a un cable de distribución, para corregir la caída de tensión.
• También se utiliza como un regulador de voltaje
• Se utiliza en el sistema de transmisión y distribución de energía y también en el sistema de audio y los ferrocarriles.