En autotransformator är en transformator med endast en lindning lindad på en laminerad kärna. En autotransformator liknar en transformator med två lindningar men skiljer sig åt i det sätt på vilket den primära och sekundära lindningen är sammankopplade. En del av lindningen är gemensam för både primär- och sekundärsidan.
I belastningstillstånd erhålls en del av belastningsströmmen direkt från matningen och den återstående delen erhålls genom transformatorns verkan. En autotransformator fungerar som en spänningsregulator.
Innehåll:
- Förklaring av autotransformator med kretsschema
- Sparande av koppar i autotransformatorn jämfört med en vanlig transformator med två lindningar
- Fördelar med autotransformatorn. transformator
- Nackdelar med autotransformator
- Användningsområden för autotransformator
Förklaring av autotransformator med kretsschema
I en vanlig transformator, är primär- och sekundärlindningarna elektriskt isolerade från varandra men magnetiskt anslutna enligt figuren nedan. Medan i en autotransformator är de primära och sekundära lindningarna kopplade både magnetiskt och elektriskt. Faktum är att en del av den enda kontinuerliga lindningen är gemensam för både primär och sekundär.
Det finns två typer av autotransformatorer baserade på konstruktionen. I den ena typen av transformator finns det en kontinuerlig lindning med tappar som tas ut vid lämpliga punkter som bestäms av den önskade sekundärspänningen. I en annan typ av autotransformator finns det emellertid två eller flera separata spolar som är elektriskt anslutna för att bilda en kontinuerlig lindning. Biltransformatorns konstruktion visas i figuren nedan.
Primärlindningen AB från vilken en avtappning vid C tas, så att CB fungerar som en sekundärlindning. Matningsspänningen läggs över AB och belastningen är ansluten över CB. Avtappningen kan vara fast eller variabel. När en växelspänning V1 läggs över AB uppstår ett växlande flöde i kärnan, vilket leder till att en emf E1 induceras i lindningen AB. En del av denna inducerade emf tas upp i den sekundära kretsen.
Let,
- V1 – primärt applicerad spänning
- V2 – sekundär spänning över belastningen
- I1 – primär ström
- I2 – belastningsström
- N1 – antal varv mellan A och B
- N2 – antal varv mellan C och B
Integrera no-.belastningsström, läckreaktans och förluster,
V1 = E1 och V2 = E2
Därmed blir transformationsförhållandet:
Då de sekundära amperevridningarna är motsatta till de primära amperevridningarna är strömmen I2 i fasopposition till I1. Den sekundära spänningen är lägre än den primära. Därför är strömmen I2 större än strömmen I1. Därför är den resulterande strömmen som flyter genom sektion BC (I2 – I1).
Ampere-turns som beror på sektion BC = ström x varv
Ekvation (1) och (2) visar att ampere-turns som beror på sektion BC och AC balanserar varandra, vilket är karakteristiskt för transformatorns verkan.
Sparande av koppar i biltransformatorer jämfört med vanliga transformatorer med två lindningar
Kopparens vikt är proportionell mot längden och arean av ett tvärsnitt av ledaren.
Längden av ledaren är proportionell mot antalet varv, och tvärsnittet är proportionellt mot produkten av ström och antal varv.
Nu, från den ovan visade figuren (B) av autotransformatorn, är vikten av koppar som krävs i en autotransformator
Wa = vikten av koppar i sektion AC + vikten av koppar i sektion CB
Därmed
Om samma uppgift utförs med en vanlig transformator med två lindningar, som visas ovan i figuren (A), den totala vikten av den koppar som krävs i den vanliga transformatorn,
W0 = vikten av koppar på dess primärlindning + vikten av koppar på dess sekundärlindning
Därför,
Nu är förhållandet mellan kopparvikten i en autotransformator och kopparvikten i en vanlig transformator följande
Sparande av koppar som påverkas av att använda en autotransformator = kopparvikten som krävs i en vanlig transformator – kopparvikten som krävs i en autotransformator
Därför,
Kopparbesparing = K x vikten av den koppar som krävs för två lindningar i transformatorn
Följaktligen ökar kopparbesparingen när transformationsförhållandet närmar sig ett. Därför används autotransformatorn när värdet på K är nästan lika med enhet.
Fördelar med autotransformator
- Mindre kostsamt
- Bättre reglering
- Låga förluster jämfört med en vanlig transformator med två lindningar av samma storlek.
Nackdelar med autotransformator
Det finns olika fördelar med autotransformatorn, men då också en stor nackdel, varför autotransformatorn inte används i stor utsträckning, är att
- Den sekundära lindningen är inte isolerad från den primära lindningen.
Om en autotransformator används för att leverera lågspänning från en högspänning och det blir ett brott i sekundärlindningen kommer hela primärspänningen över sekundärterminalen, vilket är farligt för operatören och utrustningen. Därför bör autotransformatorn inte användas för sammankoppling av högspännings- och lågspänningssystem.
- Används endast på de begränsade platser där en liten variation av utgångsspänningen från ingångsspänningen krävs.
Användningsområden för autotransformator
- Den används som startmotor för att ge upp till 50 till 60 % av full spänning till statorn på en ekorrhjulinduktionsmotor under start.
- Den används för att ge en liten ökning till en distributionskabel, för att korrigera spänningsfallet.
- Den används också som spänningsregulator
- Används i kraftöverförings- och distributionssystem och även i ljudsystem och järnvägar.