Un trasformatore automatico è un trasformatore con un solo avvolgimento su un nucleo laminato. Un autotrasformatore è simile a un trasformatore a due avvolgimenti, ma differisce nel modo in cui l’avvolgimento primario e secondario sono collegati. Una parte dell’avvolgimento è comune a entrambi i lati primario e secondario.
In condizioni di carico, una parte della corrente di carico è ottenuta direttamente dall’alimentazione e la parte restante è ottenuta dall’azione del trasformatore. Un autotrasformatore funziona come un regolatore di tensione.
Contenuti:
- Spiegazione del trasformatore automatico con schema del circuito
- Risparmio di rame nel trasformatore automatico rispetto al trasformatore ordinario a due avvolgimenti
- Svantaggi del trasformatore automatico trasformatore
- Svantaggi del trasformatore automatico
- Applicazioni del trasformatore automatico
Spiegazione del trasformatore automatico con schema elettrico
In un trasformatore ordinario, gli avvolgimenti primari e secondari sono isolati elettricamente l’uno dall’altro ma collegati magneticamente come mostrato nella figura sottostante. Mentre nell’autotrasformatore il primario e il secondario sono collegati magneticamente oltre che elettricamente. Infatti, una parte del singolo avvolgimento continuo è comune sia al primario che al secondario.
Ci sono due tipi di autotrasformatore in base alla costruzione. In un tipo di trasformatore, c’è un avvolgimento continuo con i rubinetti portati fuori in punti convenienti determinati dalla tensione secondaria desiderata. Tuttavia, in un altro tipo di autotrasformatore, ci sono due o più bobine distinte che sono collegate elettricamente per formare un avvolgimento continuo. La costruzione dell’autotrasformatore è mostrata nella figura seguente.
L’avvolgimento primario AB da cui viene presa una presa a C, in modo che CB funga da avvolgimento secondario. La tensione di alimentazione è applicata attraverso AB, e il carico è collegato attraverso CB. La derivazione può essere fissa o variabile. Quando una tensione alternata V1 è applicata attraverso AB, un flusso alternato è impostato nel nucleo, come risultato, un emf E1 è indotto nell’avvolgimento AB. Una parte di questa emf indotta viene presa nel circuito secondario.
Lasciare,
- V1 – tensione primaria applicata
- V2 – tensione secondaria attraverso il carico
- I1 – corrente primaria
- I2 – corrente di carico
- N1 – numero di giri tra A e B
- N2 – numero di giri tra C e B
Negando no-corrente di carico, reattanza di perdita e perdite,
V1 = E1 e V2 = E2
Quindi, il rapporto di trasformazione:
Come gli ampere-giri secondari sono opposti agli ampere-giri primari, così la corrente I2 è in opposizione di fase a I1. La tensione secondaria è inferiore a quella primaria. Quindi la corrente I2 è più della corrente I1. Pertanto, la corrente risultante che scorre attraverso la sezione BC è (I2 – I1).
Gli ampere-giri dovuti alla sezione BC = corrente x giri
L’equazione (1) e (2) mostra che gli ampere-giri dovuti alla sezione BC e AC si equilibrano a vicenda, il che è caratteristico dell’azione del trasformatore.
Risparmio di rame nel trasformatore automatico rispetto al trasformatore ordinario a due avvolgimenti
Il peso del rame è proporzionale alla lunghezza e all’area di una sezione trasversale del conduttore.
La lunghezza del conduttore è proporzionale al numero di giri, e la sezione trasversale è proporzionale al prodotto di corrente e numero di giri.
Ora, dalla figura sopra (B) mostrata del trasformatore automatico, il peso del rame richiesto in un trasformatore automatico è
Wa = peso del rame nella sezione AC + peso del rame nella sezione CB
Quindi
Se lo stesso compito viene eseguito con un trasformatore ordinario a due avvolgimenti mostrato sopra nella figura (A), il peso totale del rame richiesto nel trasformatore ordinario,
W0 = peso del rame sul suo avvolgimento primario + peso del rame sul suo avvolgimento secondario
Pertanto,
Ora, il rapporto tra il peso del rame in un autotrasformatore e il peso del rame in un trasformatore ordinario è dato come
Risparmio di rame interessato dall’uso di un autotrasformatore = peso del rame richiesto in un trasformatore ordinario – peso del rame richiesto in un autotrasformatore
Pertanto,
Risparmio di rame = K x peso del rame richiesto per due avvolgimenti del trasformatore
Quindi, il risparmio di rame aumenta man mano che il rapporto di trasformazione si avvicina all’unità. Quindi l’autotrasformatore è usato quando il valore di K è quasi uguale all’unità.
Svantaggi dell’autotrasformatore
- Meno costoso
- Migliore regolazione
- Basse perdite rispetto al trasformatore ordinario a due avvolgimenti della stessa potenza.
Svantaggi del trasformatore automatico
Ci sono vari vantaggi del trasformatore automatico, ma poi anche un grande svantaggio, perché il trasformatore automatico non è ampiamente usato, è che
- L’avvolgimento secondario non è isolato dall’avvolgimento primario.
Se un autotrasformatore è usato per fornire bassa tensione da un’alta tensione e c’è una rottura nell’avvolgimento secondario, l’intera tensione primaria attraversa il terminale secondario che è pericoloso per l’operatore e l’attrezzatura. Quindi l’autotrasformatore non dovrebbe essere usato per l’interconnessione di sistemi ad alta e bassa tensione.
- Utilizzato solo in luoghi limitati dove è richiesta una leggera variazione della tensione di uscita dalla tensione di ingresso.
Applicazioni dell’autotrasformatore
- E’ usato come avviatore per dare fino al 50-60% della piena tensione allo statore di un motore a induzione a gabbia di scoiattolo durante l’avviamento.
- Si usa per dare una piccola spinta a un cavo di distribuzione, per correggere la caduta di tensione.
- Si usa anche come regolatore di tensione
- Si usa nel sistema di trasmissione e distribuzione di energia e anche nel sistema audio e nelle ferrovie.