Cum funcționează un autotransformator - Cum se realizează

Un autotransformator este un transformator electric care constă doar dintr-o singură înfășurare continuă, neizolată, cu terminale filetate în diferite puncte ale înfășurării. Secțiunea de înfășurare dintre robinetele care corespund rețelei de curent alternativ se aplică cu sursa de rețea de curent alternativ, în timp ce robinetele rămase sunt utilizate pentru obținerea tensiunilor de ieșire dorite, în conformitate cu raporturile lor de înfășurare.

Aceste tensiuni de ieșire pot varia de la niveluri mai mari decât sursa de alimentare de intrare și mai mici decât sursa de alimentare de curent alternativ, în funcție de raportul de rotație a înfășurării în punctele de atingere relevante.

Cuvântul „auto” este inspirat din termenul grecesc „sine” care se referă la funcționarea unei bobine solare de înfășurare pe întregul transformator, fără a implica niciun fel de mecanism automat.

Într-un autotransformator, secțiunile filetate ale unei singure înfășurări continue funcționează atât înfășurarea primară, cât și înfășurarea secundară a transformatorului.

Diferența dintre Auto-transformator și Step-Down Transformer

În mod obișnuit, în orice transformator descendent standard găsim două bobine de înfășurare complet separate sub formă de înfășurare primară și înfășurare secundară, care sunt izolate electric, dar cuplate magnetic unele cu altele, așa cum se arată mai jos.

Aici, raportul înfășurării dintre primar și secundar decide cantitatea de transfer de tensiune și curent între cele două înfășurări prin inducție magnetică.

Adică, dacă presupunem că primarul are un număr de 10 ori mai mare de spire decât cel secundar, atunci un 220 V c.a alimentat la primar va provoca o tensiune mai mică de 10 ori redusă în secundar, egală cu 220 V / 10 = 22 V.

În mod similar, dacă un CA de 22 V este aplicat secundarului, va genera o creștere de 220 V pe partea primară.

Spre deosebire de acest lucru, într-un autotransformator există o singură înfășurare continuă împărțită în diferite filete de tensiune, care determină diferitele niveluri de tensiune pe întreaga înfășurare, așa cum se arată mai jos.

Toate aceste filetări nu sunt izolate electric, dar pot fi alimentate magnetic la fel ca transformatorul nostru standard, permițând distribuirea proporțională de tensiune și curent între secțiuni, în funcție de raporturile de înfășurare dintre filetări.

Cum se face un autotransformator

Un autotransformator poate fi construit folosind aceleași calcule ca și pentru un transformator normal de coborâre, cu excepția părții secundare.

De fapt, realizarea unui autotransformator este mult mai ușoară decât transformatorul standard, deoarece aici putem elimina înfășurarea laterală secundară și putem folosi o singură înfășurare primară de 300 V sau 400 V continuă.

Deci, în principiu, urmați toți pașii explicați în articolul următor, săriți peste calculele secundare secundare și implementați numai calculele laterale primare de 220 V.

Detalii de lichidare

Folosiți 400 V pentru volți primari și 1 amp pentru curent. Odată înfășurat, puteți atașa robinete de-a lungul diferitelor intervale ale înfășurării pentru a obține tensiunile crescute sau reduse dorite.

Avantajul și dezavantajul unui autotransformator

Într-o înfășurare cu autotransformator avem în mod normal un minim de 3 robinete care sunt terminate electric ca ieșiri.

Datorită faptului că o singură înfășurare funcționează atât ca primar, cât și secundar, autotransformatoarele au un avantaj mai bun de a fi de dimensiuni mai mici, mai ușoare în greutate și mai accesibile decât transformatoarele convenționale tipice cu înfășurare dublă.

Cu toate acestea, dezavantajul unui auto-tramsformer apare din faptul că nici una dintre ieșirile sale de înfășurare nu este izolată electric de rețeaua de curent alternativ și poate provoca un șoc letal atunci când este atins în starea ON pornită.

Printre celelalte avantaje ale autotransformatoarelor se numără reactanța de scurgere redusă, pierderile reduse, curentul de excitație mai mic și ratingul VA îmbunătățit pentru orice dimensiune și volum existent.

Cerere

Un bun exemplu de aplicație de transformare automată este convertorul de tensiune al turistului, care permite călătorului să conecteze aparate de 230 V pe surse de alimentare de 120 volți sau opusul.

Un autotransformator având mai multe robinete de ieșire ar putea fi utilizat pentru a adapta tensiunea la sfârșitul unui circuit de distribuție extins pentru a contracara orice surplus de cădere de tensiune. Aceeași situație ar putea fi controlată automat printr-un circuit electronic de comutare.

Acest lucru este în mod normal implementat printr-un AVR sau un regulator automat de tensiune, care comută automat diferitele robinete ale autotransformatorului prin relee sau triac-uri, pentru compensarea ieșirii ca răspuns la modificările tensiunii de linie.

Cum functioneaza

După cum sa discutat mai sus, un autotransformator include doar o singură înfășurare cu 2 terminale de capăt.

Pot exista unul sau mai multe terminale între ele ca puncte de atingere pentru a obține tensiunile crescute / coborâte peste punctele de atingere. Într-un autotransformator găsim că secțiunea primară (de intrare) și secundară (de ieșire) a bobinelor își au rândul lor în comun.

Această parte a înfășurării împărțită de cele două elemente primare și secundare este, de obicei, cunoscută sub numele de „Secțiunea comună”.

Întrucât, partea înfășurării care se extinde de la această „secțiune comună” sau secțiunea care nu este împărțită între primară și secundară este, de obicei, cunoscută sub numele de „Secțiune de serie”.

Tensiunea de alimentare primară (de intrare) este conectată la două dintre bornele corespunzătoare, a căror clasificare sau specificație corespunde cu gama de alimentare de intrare.

Tensiunea secundară (de ieșire) se obține dintr-o pereche de terminale sau robinete, un anumit terminal dintre acestea este în mod obișnuit comun, atât la terminalul de tensiune de intrare, cât și de ieșire.

Într-un autotransformator, deoarece întreaga înfășurare unică este uniformă cu specificațiile sale, este volți-pe-rotație este, de asemenea, același în toate punctele de atingere. Aceasta înseamnă că tensiunea indusă în fiecare secțiune a robinetului va fi proporțională cu numărul său de rotații.

Datorită inducției magnetice prin înfășurare și miez, tensiunea și curentul vor fi adăugate sau scăzute proporțional peste înfășurare, în funcție de numărul de ture.

De exemplu, punctele de atingere inferioare vor prezenta tensiuni reduse și curent crescut în raport cu linia de masă comună, în timp ce punctele de atingere superioare vor afișa tensiuni mai mari și curent mai mic în raport cu linia de masă comună.

Cel mai de sus robinet din secțiunea serie va afișa tensiuni mai mari decât tensiunea de alimentare de intrare.

Cu toate acestea, transferul puterii de intrare și ieșire va fi același. Adică, produsul de tensiune și curent sau V x I va fi întotdeauna egal pentru secțiunile de intrare și ieșire.

Cum se calculează tensiunea și virajele

Deoarece parametrii tensiune, curent și numărul de spire sunt proporționale în natură, formula pentru calcularea amperului, tensiunii și a numărului de spire este guvernată de formula universală simplă dată mai jos:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Să vedem următorul exemplu. Este esențial să aveți cel puțin doi parametri în mână, pentru a determina parametrii rămași în timp ce calculați un autotramsformer.

Aici, avem numărul de ture și tensiunea pentru partea primară sau partea de intrare a autotransformatorului, dar nu cunoaștem parametrii de pe partea de ieșire sau partea de încărcare.

Acum, să presupunem că vrem ca robinetul N7 de pe partea de ieșire să producă 300 V c.a., prin intrarea de 220 V c.a. Prin urmare, putem calcula în următorul mod simplu:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 spire.

Aceasta implică faptul că, dacă înfășurarea N7 are 681 de rotații, va produce 300 V necesară, atunci când se aplică o intrare de 220 V c.a.

În mod similar, dacă dorim ca înfășurarea N2 să genereze o tensiune, să spunem 24 V, atunci numărul de rotații pe care această secțiune a filetului poate fi calculat folosind aceeași formulă:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 spire

Cum se calculează ratingul curent

Pentru calcularea curentului nominal al laturii de ieșire a unui autotransformator, trebuie să cunoaștem și curentul nominal al înfășurării laterale de 220 V. Să presupunem că acesta este de 2 amperi, atunci curentul pe înfășurarea N7 ar putea fi calculat folosind următoarea formulă de bază de putere:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

I7 = 220 x 2/300 = 440/300 = 1,46 amperi.

Acest lucru arată că într-un transformator automat sau orice tip de transformator, puterea de ieșire este ideală, aproape egală cu puterea de intrare.

Cum se convertește un transformator obișnuit într-un autotransformator

După cum sa discutat în paragrafele anterioare ale acestui articol, un transformator regulat încorporează două înfășurări separate care sunt izolate electric, formând laturile primare și secundare respective.

Deoarece cele două laturi de înfășurare sunt izolate electric, devine imposibil să se genereze tensiuni de rețea AC personalizate, treptate și reduse, de la aceste transformatoare, spre deosebire de un autotransformator.

Cu toate acestea, cu o mică modificare a unității, un transformator obișnuit ar putea fi într-o oarecare măsură transformat într-un autotransformator. Pentru aceasta trebuie pur și simplu să interconectăm firele laterale primare cu firele laterale secundare în format s, așa cum se arată în următoarea diagramă:

Aici, găsim un transformator obișnuit de 25-0-25 V / 220 V transformat într-un mic autotransformator la îndemână, pur și simplu prin conectarea firelor secundare / primare relevante.

Odată ce firele s-au îmbinat în modul prezentat, autotransformatorul modificat permite utilizatorului să achiziționeze o rețea de alimentare 220 + 25 = 245 AC V sau o rețea de 220 - 25 = 195 AC V ieșiri de la firele de ieșire relevante.