Autotransformerin määritelmä
autotransformaattorissa on yksi käämi rautasydämellä. Yksi kela terminaalit on yhteinen sekä tulo ja lähtö, ja toinen lähtö terminaali on liikuteltava niin, että se voi ottaa yhteyttä tahansa kääntyä käämin.
Step-Up / Step-Down Autotransformer
autotransformeria voidaan käyttää step-up-tai step-down-muuntajana. Step-upina sitä kutsutaan usein boostiksi, ja step-down-nimellä sitä kutsutaan buck-yhteydeksi. Kuvassa 1 on buck-yhteyden kaavamainen esitys, kun taas kuvassa 2 näkyy boost-yhteys.
Autotransformer toimintaperiaate
autotransformer palvelee samanlaista toimintoa kuin tavallinen muuntaja nostaa tai alentaa jännitettä. Se koostuu yhdestä jatkuvasta käämistä, jonka hana on tuotu esiin jossain välissä, kuten kuvassa on esitetty.1. Koska autotransformerin ensisijainen ja toissijainen käämitys on fyysisesti kytketty, syöttö-ja lähtöjännitettä ei ole eristetty toisistaan.
Fig.1: Autotransformer Diagrammi
kun jännite V1 syötetään autotransformerin primaariin, indusoidut jännitteet liittyvät
\
Voltage Dropsin laiminlyönti käämeissä
\
kun kuorma on kytketty autotransformerin sekundaariin, virta I2 virtaa Kuvassa esitettyyn suuntaan.1. Kirchhoffin nykyisen lain mukaan,
\
kuten tavallisessa muuntajassa, ensisijainen ja toissijainen ampeerikierros tasapainottavat toisiaan lukuun ottamatta ytimen magnetointiin tarvittavaa pientä virtaa:
\
yhtälö 4 voidaan kirjoittaa myös seuraavasti
\
korvaamalla yhtälö (5) yhtälöksi (3) käämivirran suhde saadaan
\
autotransformaattorissa primaarista sekundaariin siirretty kokonaisteho ei todellisuudessa kulje koko käämin läpi. Tämä tarkoittaa, että suurempi määrä virtaa voidaan siirtää ylittämättä muuntajan käämien virtaluokitusta.
\
samoin lähtö näennäisteho on annettu
\
muuntajan käämien näennäisteho on kuitenkin
\
tämä teho on muuntajan toiminnan tai sähkömagneettisen induktion siirtämän tehon komponentti.
ero (S2 –Sw) käämien näennäistehon ja näennäistehon välillä on sähköjohdon siirtämän tuotoksen komponentti. Tämä on yhtä kuin
\
Autotransformerin edut
huomaa, että jos muuntajan kääntösuhde on suuri, teholuokka autotransformaattorina on paljon suurempi kuin luokitus tavanomaisena muuntajana. Tavanomaisessa muuntajassa kaikki teho muuntuu, kun taas autotransformaattorissa suurin osa tehosta tapahtuu korotetulla potentiaalilla. Asa tulos, autotransformer on paljon pienempi kuin tavanomainen muuntaja, jolla on sama luokitus.
muita autotransformaattorin etuja kaksikäämiseen muuntajaan nähden ovat:
- halvempi
- tehokkaampi, koska häviöt pysyvät samana luokituksen noustessa verrattuna perinteiseen muuntajaan
- pienempi jännitesäätö
- parempi jännitesäätö
autotransformaattorin haitat
automaattitransformerit ovat:
- suurempi oikosulkuvirta
- ensiö-ja toisiokäämien välillä ei ole eristystä
- hyödyllinen vain kohtalaisen pienissä jännitemuutoksissa
autotransformaattorin käyttö
autotransformaattorien käytännön sovelluksia ovat:
- niitä käytetään yleensä hieman eri jännitteiden siirtolinjojen liittämiseen (esim., 115 kV ja 138 kV tai 138 kV ja 161 kV)
- niitä käytetään kompensoimaan jännitepisaroita pitkillä syöttöpiireillä, joissa on tärkeää, että jokainen kuormalaite saa saman jännitteen ( esim.Lentokentän valaistuspiireissä, jotta lampun voimakkuus olisi yhtenäinen)
- ne tarjoavat muuttuvan jännitteen ohjauksen laboratoriossa: kun liikutamme liukukosketinta, käytännöllisesti katsoen kaikki kelat voivat muuttua sarjan keloiksi. Siksi koko kela on mitoitettava maksimivirralle.
- niitä käytetään muuntajan ulostulojännitteen säätämiseen, jotta järjestelmän jännite pysyy vakiona vaihtelevalla kuormituksella.
Autotransformer esimerkki
yksivaiheinen, 10-kVA, 440/110-V, kaksikääminenmuuntaja kytketään autotransformaattoriksi tuottamaan 550 V: n kuormitus 440 V: n toimituksesta alla olevan kuvan mukaisesti. Laske seuraavat.
- kVA luokitus autotransformaattorina
- johtumalla siirretty näennäisteho
- sähkömagneettisella induktiolla siirretty näennäisteho
liuos
yksivaiheinen, kaksikäämineninen muuntaja kytketään uudelleen autotransformaattoriksi, kuten kuvassa on esitetty.2. Käämien nykyiset luokitukset on annettu
Fig.2: Esimerkki automaattitransformerista
\
täydellä tai nimelliskuormalla ensiö – ja toisiopäätteiset virrat ovat
\
näin ollen autotransformerin kVA-luokitus on
\
huomaa, että tämä muuntaja, jonka luokitus tavallisena kaksikäämisenä muuntajana on vain 10 kVA, pystyy käsittelemään 50 kVA: ta autotransformaattorina. Kaikki 50 kVA ei kuitenkaan muutu sähkömagneettisen induktion avulla. Suuri osa vain siirtyy sähköisesti johtumalla.
induktion muuttama näennäisteho on
\
johtumisen muuttama näennäisteho on
\