autotransformator definitie
de autotransformator heeft een enkele wikkeling op een ijzeren kern. Een van de spoelklemmen is gemeenschappelijk aan zowel input als output, en de andere outputterminal is beweegbaar zodat het contact met om het even welke draai aan de wikkeling kan maken.
Step-Up / Step-Down autotransformator
een autotransformator kan worden gebruikt als een step-up of een step-down transformator. Als een step-up, het wordt vaak aangeduid als een boost, en als een step-down, het heet een buck-verbinding. Figuur 1 toont de schematische weergave van buck verbinding terwijl figuur 2 toont de boost verbinding.
werkingsprincipe voor Autotransformatoren
de autotransformator heeft een functie die vergelijkbaar is met die van de gewone transformator voor het verhogen of verlagen van de spanning. Het bestaat uit een enkele continue wikkeling met een kraan die op een tussenpunt wordt gebracht, zoals in Fig.1. Omdat de primaire en secundaire wikkelingen van de autotransformer fysiek zijn aangesloten, zijn de voeding en uitgangsspanning niet van elkaar geïsoleerd.
Fig.1: Autotransformatordiagram
wanneer een spanning V1 wordt toegepast op de primaire van de autotransformator, worden de geïnduceerde spanningen gerelateerd door
\
het verwaarlozen van spanningsdalingen in de wikkelingen
\
wanneer een belasting op de secundaire van de autotransformator wordt aangesloten, stroomt een stroom I2 in de in Fig.1. Door de huidige wet van Kirchhoff,
\
net als bij de gewone transformator balanceren de primaire en secundaire ampère-bochten elkaar, behalve voor de kleine stroom die nodig is voor kernmagnetisatie:
\
vergelijking 4 kan ook worden geschreven als
\
door vergelijking (5) in vergelijking (3) te vervangen, wordt de verhouding van de wikkelstroom gevonden Als
\
in een autotransformator gaat het totale vermogen dat van de primaire naar de secundaire wordt overgedragen niet door de hele wikkeling. Dit betekent dat een grotere hoeveelheid vermogen kan worden overgedragen zonder de huidige waarde van de wikkelingen van de transformator te overschrijden.
\
op dezelfde manier wordt het schijnbare vermogen van de uitgang gegeven door
\
de schijnbare kracht in de transformatorwikkelingen is echter
\
dit vermogen is het onderdeel van het vermogen dat wordt overgedragen door transformatorwerking of door elektromagnetische inductie.
het verschil (S2-Sw) tussen het schijnbare uitgangsvermogen en het schijnbare vermogen in de wikkelingen is de component van de uitgang die door elektrische geleiding wordt overgedragen. Dit is gelijk aan
\
voordelen van een autotransformator
merk op dat als de draaiverhouding van de transformator groot is, het vermogen als autotransformator veel groter zal zijn dan het vermogen als conventionele transformator. In een conventionele transformator wordt al het vermogen getransformeerd, terwijl in een autotransformator het grootste deel van het vermogen bij een verhoogd potentieel wordt geleid. Als gevolg hiervan is een autotransformator veel kleiner dan een conventionele transformator met dezelfde rating.
andere voordelen van een autotransformator ten opzichte van een tweewikkeltransformator zijn::
- goedkoper
- efficiënter, omdat verliezen gelijk blijven terwijl de rating stijgt ten opzichte van een conventionele transformator
- lagere opwindstroom
- betere spanningsregeling
nadelen van een autotransformator
enkele nadelen van een autotransformator zijn::
- Grotere kortsluitstroom
- er bestaat geen isolatie tussen de primaire en secundaire wikkelingen
- alleen nuttig voor matig kleinere spanningsveranderingen
toepassingen van Autotransformatoren
praktische toepassingen van autotransformatoren zijn::
- ze worden over het algemeen gebruikt om transmissielijnen van iets verschillende spanningen ( bijv., 115 kV en 138 kV of 138 kV en 161 kV)
- zij worden gebruikt om spanningsdalingen op lange feedercircuits te compenseren, waar het belangrijk is dat elk lastapparaat dezelfde spanning ontvangt ( bijvoorbeeld op verlichtingscircuits op vliegvelden om een gelijkmatige lampintensiteit te garanderen)
- zij bieden een variabele spanningsregeling in de laboratoriumopstelling: als we het schuifcontact verplaatsen, kan vrijwel alle spoel de seriespoel worden. Daarom moet de gehele spoel worden aangepast voor maximale stroom.
- zij worden gebruikt om de uitgangsspanning van de transformator aan te passen om de systeemspanning bij wisselende belasting constant te houden.
autotransformator voorbeeld
een eenfasige, 10-kVA, 440/110 – V, tweewikkelingstransformator wordt aangesloten als autotransformator om een belasting bij 550 V te leveren uit een 440 V-voeding zoals hieronder aangegeven. Bereken het volgende.
- kva-classificatie als een autotransformator
- schijnbaar vermogen overgedragen door geleiding
- schijnbaar vermogen overgedragen door elektromagnetische inductie
oplossing
de eenfasige transformator met twee wikkelingen wordt opnieuw aangesloten als een autotransformator, zoals weergegeven in Fig.2. De huidige ratings van de wikkelingen worden gegeven door
Fig.2: Autotransformer voorbeeld
\
bij volledige of nominale belasting zijn de primaire en secundaire eindstromen
\
daarom is de KvA-rating van de autotransformer
\
merk op dat deze transformator, waarvan de classificatie als een gewone tweewikkeltransformator slechts 10 kVA is, 50 kVA als autotransformator kan verwerken. Echter, niet alle van de 50 kVA wordt getransformeerd door elektromagnetische inductie. Een groot deel wordt alleen elektrisch overgebracht door geleiding.
het schijnbare vermogen dat door inductie wordt getransformeerd is
\
de schijnbare kracht getransformeerd door geleiding is
\