Az autótranszformátor olyan transzformátor, amelynek csak egy tekercselése van egy rétegelt magra tekerve. Az automatikus transzformátor hasonló a két tekercselésű transzformátorhoz, de különbözik az elsődleges és a másodlagos tekercselés egymáshoz való kapcsolódásának módjában. A tekercselés egy része közös az elsődleges és a szekunder oldalon.
Terhelési állapotban a terhelőáram egy része közvetlenül a tápegységből származik, a fennmaradó rész pedig a transzformátor hatására. Az Auto transzformátor feszültségszabályozóként működik.
Tartalom:
Tartalmak:
- Az autótranszformátor magyarázata kapcsolási rajzzal
- A réz megtakarítása az autótranszformátorban a szokásos két tekercses transzformátorhoz képest
- Az autótranszformátor előnyei. transzformátor
- Az automatikus transzformátor hátrányai
- Az automatikus transzformátor alkalmazásai
Az automatikus transzformátor magyarázata kapcsolási rajzzal
Egy közönséges transzformátorban, az elsődleges és a másodlagos tekercsek elektromosan el vannak szigetelve egymástól, de mágnesesen csatlakoznak egymáshoz, ahogy az alábbi ábrán látható. Míg az automatikus transzformátorban az elsődleges és a másodlagos tekercsek mágnesesen és elektromosan is csatlakoztatva vannak. Valójában az egyetlen folyamatos tekercselés egy része közös az elsődleges és a másodlagos tekercselésben.
A szerkezet alapján kétféle autótranszformátor létezik. Az egyik típusú transzformátorban folyamatos tekercselés van, a csapokat a kívánt szekunder feszültség által meghatározott kényelmes pontokon hozzák ki. Egy másik típusú autotranszformátorban azonban két vagy több különálló tekercs van, amelyek elektromosan összekapcsolva folytonos tekercselést alkotnak. Az autótranszformátor felépítését az alábbi ábra mutatja.
A primer tekercs AB, amelyből C-nél egy megcsapolást veszünk, úgy, hogy CB szekunder tekercsként viselkedik. A tápfeszültséget AB-n keresztül kapcsoljuk, a terhelés pedig CB-n keresztül van csatlakoztatva. A megcsapolás lehet fix vagy változtatható. Amikor V1 váltakozó feszültséget kapcsolunk az AB tekercsre, a magban váltakozó fluxus jön létre, aminek következtében az AB tekercsben E1 emf indukálódik. Ennek az indukált emf-nek egy része a szekunder áramkörbe kerül.
Let,
- V1 – primer alkalmazott feszültség
- V2 – szekunder feszültség a terhelésen
- I1 – primer áram
- I2 – terhelő áram
- N1 – A és B közötti fordulatszám
- N2 – C és B közötti fordulatszám
Nem elhanyagolva nem-terhelés nélküli áramot figyelmen kívül hagyva, a szivárgási reaktanciát és a veszteségeket,
V1 = E1 és V2 = E2
Ezért az átalakítási arány:
Mivel a szekunder amperfordulások ellentétesek a primer amperfordulásokkal, így az I2 áram fázisellenállásban van az I1-gyel. A szekunder feszültség kisebb, mint a primeré. Ezért az I2 áram nagyobb, mint az I1 áram. Ezért a BC szakaszon átfolyó eredő áram (I2 – I1).
A BC szakaszra eső amperfordulások = áram x fordulat
A (1) és (2) egyenlet azt mutatja, hogy a BC szakaszra eső amperfordulások és a váltóáram kiegyenlítik egymást, ami a transzformátor működésére jellemző.
A réz megtakarítása az autótranszformátorban a szokásos két tekercselésű transzformátorhoz képest
A réz tömege arányos a vezető keresztmetszetének hosszával és területével.
A vezető hossza arányos a fordulatok számával, a keresztmetszet pedig arányos az áram és a fordulatok számának szorzatával.
A fenti (B) ábrán látható autótranszformátorból következően az autótranszformátorban szükséges réz tömege
Wa = a réz tömege az AC szakaszon + a réz tömege a CB szakaszon
Ezért
Ha ugyanezt a feladatot a fenti (A) ábrán látható közönséges két tekercses transzformátorral végezzük, a közönséges transzformátorban szükséges réz össztömege,
W0 = a primer tekercselésén lévő réz tömege + a szekunder tekercselésén lévő réz tömege
Ezért,
Most, az automata transzformátorban lévő réz súlyának és a közönséges transzformátorban lévő réz súlyának aránya a következő
Az automata transzformátor használatával érintett réz megtakarítása = a közönséges transzformátorban szükséges réz súlya – az automata transzformátorban szükséges réz súlya
Ezért,
Rézmegtakarítás = K x a transzformátor két tekercseléséhez szükséges réz súlya
A rézmegtakarítás tehát nő, ahogy az átalakítási arány közelít az egységhez. Ezért az automata transzformátort akkor használják, ha a K értéke közel egyenlő az egységgel.
Az automata transzformátor előnyei
- Kisebb költség
- Jobb szabályozás
- Kisebb veszteségek, mint az azonos teljesítményű, két tekercses transzformátoroknál.
Az autótranszformátor hátrányai
Az autótranszformátornak számos előnye van, de akkor is egy nagy hátránya, amiért az autótranszformátort nem használják széles körben, az, hogy
- A szekunder tekercs nincs szigetelve a primer tekercsről.
Ha az autótranszformátort arra használják, hogy nagyfeszültségről kisfeszültséget tápláljon, és a szekunder tekercsben megszakadás van, a teljes primer feszültség a szekunder kapocsra kerül, ami veszélyes a kezelőre és a berendezésre. Ezért az autótranszformátor nem használható nagyfeszültségű és kisfeszültségű rendszerek összekapcsolására.
- Csak azokon a korlátozott helyeken használható, ahol a kimeneti feszültségnek a bemeneti feszültségtől való kismértékű eltérése szükséges.
Automatikus transzformátor
- Az indítómotorok indításakor a teljes feszültség legfeljebb 50-60%-át adja egy indukciós motor állórészének indításkor.
- Az elosztó kábelnek egy kis erősítést ad, hogy korrigálja a feszültségesést.
- Feszültségszabályozóként is használják
- Az energiaátviteli és -elosztó rendszerben, valamint a hangrendszerben és a vasútnál is használják.