definicja autotransformatora
autotransformator ma pojedyncze uzwojenie na żelaznym rdzeniu. Jeden z zacisków cewki jest wspólny zarówno dla wejścia, jak i wyjścia, a drugi zacisk wyjściowy jest ruchomy, dzięki czemu może stykać się z dowolnym obrotem na uzwojeniu.
autotransformator Step-Up / Step-Down
autotransformator może być stosowany jako transformator step-up lub step-down. Jako step-up, jest często określany jako boost, a jako step-down, jest nazywany połączeniem buck. Rysunek 1 przedstawia schematyczną reprezentację połączenia buck, podczas gdy rysunek 2 pokazuje połączenie boost.
zasada działania autotransformatora
autotransformator pełni funkcję podobną do zwykłej transformatora do podnoszenia lub obniżania napięcia. Składa się z pojedynczego ciągłego uzwojenia z kranem wyciągniętym w pewnym punkcie pośrednim, jak pokazano na Fig.1. Ponieważ uzwojenia pierwotne i wtórne autotransformatora są fizycznie połączone, napięcie zasilania i wyjściowe nie są od siebie izolowane.
rys.1: Schemat autotransformatora
gdy napięcie V1 jest przyłożone do pierwotnego autotransformatora, indukowane napięcia są powiązane przez
\
pomijanie spadków napięcia w uzwojeniach
\
gdy obciążenie jest podłączone do wtórnego autotransformatora, prąd I2 płynie w kierunku pokazanym na Fig.1. Według aktualnego prawa Kirchhoffa,
\
podobnie jak w zwykłym transformatorze, pierwotne i wtórne Amperomierze równoważą się nawzajem, z wyjątkiem małego prądu wymaganego do namagnesowania rdzenia:
\
równanie 4 można również zapisać jako
\
podstawiając równanie (5) do równania (3), stosunek prądu uzwojenia znajduje się jako
\
w autotransformatorze całkowita moc przekazywana z pierwotnego do wtórnego w rzeczywistości nie przechodzi przez całe uzwojenie. Oznacza to, że większa ilość mocy może być przenoszona bez przekraczania prądu znamionowego uzwojeń transformatora.
\
podobnie wyjściowa moc pozorna jest dana przez
\
jednak moc pozorna w uzwojeniach transformatora wynosi
\
moc ta jest składową mocy przenoszonej przez działanie transformatora lub indukcję elektromagnetyczną.
różnica (S2 –Sw) między wyjściową mocą pozorną a mocą pozorną w uzwojeniach jest składową mocy wyjściowej przenoszonej przez przewodnictwo elektryczne. To jest równe
\
zalety autotransformatora
zauważ, że jeśli stosunek obrotów transformatora jest duży, moc znamionowa jako autotransformator będzie znacznie większa niż ocena jako konwencjonalny transformator. W konwencjonalnym transformatorze cała moc jest przekształcana, podczas gdy w autotransformatorze większość mocy jest prowadzona z podwyższonym potencjałem. W rezultacie autotransformator jest znacznie mniejszy niż konwencjonalny transformator o tej samej wartości znamionowej.
inne zalety autotransformatora w stosunku do transformatora dwuwojowego to:
- tańszy
- bardziej wydajny, ponieważ straty pozostają takie same, podczas gdy ocena wzrasta w porównaniu do konwencjonalnego transformatora
- niższy prąd ekscytujący
- lepsza regulacja napięcia
wady autotransformatora
niektóre wady autotransformatora to:
- większy prąd zwarciowy
- brak izolacji między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym
- tylko przydatne przy umiarkowanie mniejszych zmianach napięcia
zastosowania autotransformatora
praktyczne zastosowania autotransformatorów obejmują:
- zazwyczaj stosuje się je do łączenia linii przesyłowych o nieco różnych napięciach (np. 115 kV i 138 kV lub 138 KV i 161 kV)
- są one stosowane do kompensacji spadków napięcia na długich obwodach zasilających, gdzie ważne jest, aby każde urządzenie ładujące otrzymało takie samo napięcie (np. na obwodach oświetlenia lotniska w celu zapewnienia jednolitego natężenia lampy)
- oferują zmienną kontrolę napięcia w konfiguracji laboratoryjnej: gdy przesuwamy styk ślizgowy, praktycznie cała cewka może stać się cewką serii. Dlatego cała cewka musi być dostosowana do maksymalnego prądu.
- służą do regulacji napięcia wyjściowego transformatora w celu utrzymania stałego napięcia systemu przy zmiennym obciążeniu.
autotransformator przykład
transformator dwu-uzwojeniowy jednofazowy, 10 kVA, 440/110 V, jest podłączony jako autotransformator w celu zasilania obciążenia 550 V z zasilania 440 V, jak pokazano poniżej. Oblicz co następuje.
- współczynnik kVA jako autotransformator
- moc pozorna przenoszona przez przewodzenie
- moc pozorna przenoszona przez indukcję elektromagnetyczną
rozwiązanie
jednofazowy, dwu –uzwojeniowy transformator jest ponownie podłączany jako autotransformator, jak pokazano na Fig.2. Aktualne oceny uzwojeń podaje
rys.2: Przykład autotransformatora
\
przy pełnym lub znamionowym obciążeniu, pierwotne i wtórne prądy końcowe są
\
dlatego ocena kVA autotransformatora wynosi
\
należy zauważyć, że transformator ten, którego ocena jako zwykłego transformatora dwuwojowego wynosi tylko 10 kVA, jest w stanie obsłużyć 50 kVA jako autotransformator. Jednak nie wszystkie z 50 kVA są przekształcane przez indukcję elektromagnetyczną. Duża część jest jedynie przenoszona elektrycznie przez przewodzenie.
moc pozorna przekształcana przez indukcję jest
\
moc pozorna przekształcana przez przewodzenie jest
\