definice autotransformátoru
autotransformátor má jediné vinutí na železném jádru. Jedna z cívkových svorek je společná pro vstup i výstup a druhá výstupní svorka je pohyblivá, takže může navázat kontakt s jakýmkoli otočením vinutí.
Step-Up / Step-Down autotransformátor
autotransformátor lze použít jako step-up nebo step-down transformátor. Jako krok-up, to je často označováno jako podpora, a jako krok-dolů, nazývá se to spojení buck. Obrázek 1 ukazuje schematické znázornění připojení buck, zatímco obrázek 2 ukazuje připojení boost.
princip fungování autotransformátoru
autotransformátor slouží funkci podobné funkci běžného transformátoru pro zvýšení nebo snížení napětí. Skládá se z jediného souvislého vinutí s kohoutkem vyvedeným v nějakém mezilehlém bodě, jak je znázorněno na obr.1. Protože primární a sekundární vinutí autotransformátoru jsou fyzicky připojeny, napájecí a výstupní napětí nejsou navzájem izolovány.
obr.1: Autotransformační Diagram
když je napětí V1 aplikováno na primár autotransformátoru, indukovaná napětí jsou spojena
\
zanedbávání poklesů napětí ve vinutí
\
když je zátěž připojena k sekundáru autotransformátoru, proud I2 proudí ve směru znázorněném na obr.1. Podle Kirchhoffova současného zákona,
\
stejně jako v běžném transformátoru se primární a sekundární ampéroběhy vzájemně vyvažují, s výjimkou malého proudu potřebného pro magnetizaci jádra:
\
rovnice 4 může být také zapsána jako
\
nahrazením rovnice (5) do rovnice (3) se poměr proudu vinutí nalézá jako
\
v autotransformátoru celkový výkon přenášený z primárního na sekundární ve skutečnosti neprochází celým vinutím. To znamená, že větší množství energie může být přenášeno bez překročení jmenovitého proudu vinutí transformátoru.
\
podobně je výstupní zdánlivý výkon dán
\
zdánlivý výkon ve vinutí transformátoru je však
\
tento výkon je součástí výkonu přenášeného působením transformátoru nebo elektromagnetickou indukcí.
rozdíl (S2 –Sw) mezi výstupním zdánlivým výkonem a zdánlivým výkonem ve vinutích je složkou výstupu přenášeného elektrickým vedením. To se rovná
\
výhody autotransformátoru
Všimněte si, že pokud je poměr otáček transformátoru velký, výkon jako autotransformátoru bude mnohem větší než hodnocení jako běžného transformátoru. V konvenčním transformátoru je veškerá energie transformována, zatímco v autotransformátoru je většina energie vedena se zvýšeným potenciálem. As výsledkem je, že autotransformátor je mnohem menší než běžný transformátor stejného hodnocení.
další výhody autotransformátoru oproti transformátoru se dvěma vinutími jsou:
- levnější
- efektivnější, protože ztráty zůstávají stejné, zatímco hodnocení stoupá ve srovnání s konvenčním transformátorem
- nižší vzrušující proud
- lepší regulace napětí
nevýhody autotransformátoru
některé nevýhody autotransformátoru jsou:
- větší zkratový proud
- mezi primárním a sekundárním vinutím neexistuje žádná izolace
- užitečné pouze pro mírně menší změny napětí
aplikace autotransformátoru
praktické aplikace autotransformátorů zahrnují:
- obvykle se používají pro připojení přenosových vedení s mírně odlišným napětím (např., 115 kV a 138 kV nebo 138 kV a 161 kV)
- používají se ke kompenzaci poklesů napětí na dlouhých napájecích obvodech, kde je důležité, aby každé zátěžové zařízení přijímalo stejné napětí ( např. na obvodech osvětlení letiště, aby byla zajištěna rovnoměrná intenzita lampy)
- nabízejí variabilní řízení napětí v laboratorním nastavení: při pohybu posuvného kontaktu se prakticky celá cívka může stát sériovou cívkou. Proto musí být celá cívka dimenzována pro maximální proud.
- používají se k nastavení výstupního napětí transformátoru, aby se udrželo konstantní napětí systému s různým zatížením.
příklad autotransformátoru
jednofázový transformátor 10-kVA, 440/110-V se dvěma vinutími je připojen jako autotransformátor pro napájení zátěže při 550 V ze zdroje 440 V, jak je znázorněno níže. Vypočítejte následující.
- kVA hodnocení jako autotransformátor
- zdánlivý výkon přenášený vedením
- zdánlivý výkon přenášený elektromagnetickou indukcí
roztok
jednofázový dvouvinutý transformátor se znovu připojí jako autotransformátor, jak je znázorněno na obr.2. Aktuální hodnocení vinutí jsou dána
obr.2: Příklad autotransformátoru
\
při plném nebo jmenovitém zatížení jsou primární a sekundární koncové proudy
\
proto je hodnocení kVA autotransformátoru
\
Všimněte si, že tento transformátor, jehož hodnocení jako běžného dvouvinutého transformátoru je pouze 10 kVA, je schopen zpracovat 50 kVA jako autotransformátor. Nicméně, ne všechny 50 kVA se transformuje elektromagnetickou indukcí. Velká část je pouze elektricky přenášena vedením.
zdánlivá síla transformovaná indukcí je
\
zdánlivá síla transformovaná vedením je
\