En autotransformer er en transformer med kun én vikling, der er viklet på en lamineret kerne. En autotransformer ligner en transformer med to viklinger, men adskiller sig ved den måde, hvorpå den primære og sekundære vikling er indbyrdes forbundet. En del af viklingen er fælles for både primær- og sekundærsiden.

I belastningstilstand fås en del af belastningsstrømmen direkte fra forsyningen, og den resterende del fås ved hjælp af transformatorens virkning. En autotransformator fungerer som en spændingsregulator.

Indhold:

• Forklaring af autotransformator med kredsløbsdiagram
• Besparelse af kobber i autotransformator sammenlignet med almindelig toviklingstransformator
• Fordele ved autotransformator transformer
• Ulemper ved autotransformer
• Anvendelser af autotransformer

Forklaring af autotransformer med kredsløbsdiagram

I en almindelig transformer, er de primære og sekundære viklinger elektrisk isoleret fra hinanden, men forbundet magnetisk som vist i nedenstående figur. I en autotransformer er de primære og sekundære viklinger forbundet magnetisk såvel som elektrisk. Faktisk er en del af den enkelte kontinuerlige vikling fælles for både primær og sekundær.

Der findes to typer autotransformere baseret på konstruktionen. I den ene type transformator er der en kontinuerlig vikling med aftapningerne udbragt på passende punkter, der bestemmes af den ønskede sekundærspænding. I en anden type autotransformator er der imidlertid to eller flere forskellige spoler, som er elektrisk forbundet til at danne en kontinuerlig vikling. Opbygningen af en autotransformer er vist i nedenstående figur.

Primære vikling AB, hvorfra der tages en aftapning ved C, således at CB fungerer som sekundær vikling. Forsyningsspændingen påføres over AB, og belastningen er tilsluttet over CB. Aftagningen kan være fast eller variabel. Når en vekselspænding V1 påføres over AB, opstår der en vekselstrøm i kernen, hvilket medfører, at der induceres en emf E1 i viklingen AB. En del af denne inducerede emf ledes ind i det sekundære kredsløb.

Let,

• V1 – primær påført spænding
• V2 – sekundær spænding over belastningen
• I1 – primærstrøm
• I2 – belastningsstrøm
• N1 – antal vindinger mellem A og B
• N2 – antal vindinger mellem C og B

Negle- no-belastningsstrøm, lækreaktans og tab,

V1 = E1 og V2 = E2

Derfor er transformationsforholdet:

Da de sekundære ampere-omdrejninger er modsat de primære ampere-omdrejninger, er strømmen I2 således i fase-modsætning til I1. Den sekundære spænding er mindre end den primære. Derfor er strømmen I2 større end strømmen I1. Den resulterende strøm, der løber gennem sektion BC, er derfor (I2 – I1).

Ampere-turns, der skyldes sektion BC = strøm x omdrejninger
Sammenligning (1) og (2) viser, at ampere-turns, der skyldes sektion BC og AC, balancerer hinanden, hvilket er karakteristisk for transformatorens virkning.

Besparelse af kobber i autotransformator sammenlignet med en almindelig transformer med to viklinger

Kobberens vægt er proportional med længden og arealet af et tværsnit af lederen.

Længden af lederen er proportional med antallet af vindinger, og tværsnittet er proportionalt med produktet af strøm og antal vindinger.

Nu, ud fra ovenstående figur (B) vist af autotransformatoren, er den nødvendige vægt af kobber i en autotransformator

Wa = vægt af kobber i sektion AC + vægt af kobber i sektion CB

Derfor

Hvis den samme opgave udføres med en almindelig transformer med to vindinger vist ovenfor i figur (A), er den samlede vægt af det kobber, der kræves i den almindelige transformer,

W0 = vægten af kobber på dens primære vikling + vægten af kobber på dens sekundære vikling

Derfor,

Nu er forholdet mellem vægten af kobberet i en autotransformer og vægten af kobberet i en almindelig transformer givet som

Besparelse af kobberet ved brug af en autotransformer = vægt af det kobber, der kræves i en almindelig transformer – vægt af det kobber, der kræves i en autotransformerDerfor,

Besparelse af kobber = K x vægt af det kobber, der kræves til to viklinger i transformeren

Dermed stiger besparelsen af kobber, når transformationsforholdet nærmer sig enheden. Derfor anvendes autotransformatoren, når værdien af K er næsten lig med enheden.

Fordele ved autotransformator

• Mindre omkostningsfuldt
• Bedre regulering
• Lavt tab sammenlignet med en almindelig transformer med to viklinger af samme størrelse.

Ulemper ved autotransformator

Der er forskellige fordele ved autotransformatoren, men så er der også en stor ulempe, hvorfor autotransformatoren ikke er meget anvendt, nemlig at

• Den sekundære vikling ikke er isoleret fra den primære vikling.
  Hvis en autotransformer bruges til at levere lav spænding fra en højspænding, og der er brud på den sekundære vikling, kommer den fulde primære spænding over den sekundære terminal, hvilket er farligt for operatøren og udstyret. Derfor bør autotransformatoren ikke anvendes til sammenkobling af højspændings- og lavspændingssystemer.

• Den anvendes kun på de begrænsede steder, hvor der kræves en lille variation af udgangsspændingen fra indgangsspændingen.

Anvendelser af autotransformator

• Den bruges som starter til at give op til 50 til 60 % af fuld spænding til statoren på en egernkoblingsinduktionsmotor under start.
• Den bruges til at give et lille boost til et distributionskabel for at korrigere spændingsfaldet.
• Den bruges også som spændingsregulator
• Anvendes i krafttransmissions- og distributionssystemer og også i lydsystemer og jernbaner.