опис
1. Основні характеристики автотрансформаторів
Порівняно зі звичайними двообмотковими трансформаторами (ізоляційними трансформаторами) принципова відмінність автотрансформаторів полягає в схемному з’єднанні:
- Звичайний трансформатор: первинна та вторинна обмотки повністю електрично ізольовані, і енергія передається через магнітний зв’язок.
- Автотрансформатор: первинна та вторинна обмотки електрично з’єднані, частина енергії передається через магнітний зв’язок, а інша частина – безпосередньо через ланцюг.
Переваги:
Низька вартість, малий розмір, висока ефективність: для тієї самої потужності автотрансформатор використовує менше мідного дроту та кремнієвих сталевих листів, що економить матеріали, робить його легшим і загалом досягає вищої ефективності.
Краще регулювання напруги: завдяки меншому опору коливання напруги при зміні навантаження менші.
Недоліки:
Відсутність електричної ізоляції: це найбільший ризик для безпеки. Оскільки вхід і вихід безпосередньо з’єднані в ланцюзі, якщо загальну клему під’єднати неправильно, вихід може нести високу напругу з боку входу, що є надзвичайно небезпечним.
Вищий струм-короткого замикання: нижчий імпеданс призводить до більшого струму замикання у випадку короткого замикання.
Значний вплив несправності обмотки: якщо спільна частина обмотки вийде з ладу, це вплине на первинний і вторинний контури одночасно.
2.Типи автотрансформаторів
(1) Класифікація за функціями та застосуванням (найпоширеніша)
Це найбільш практичний метод класифікації, безпосередньо пов'язаний з його використанням.
Редуктор-напруги (автотрансформаторний стартер)
Опис. Це один із найбільш класичних пускових пристроїв для три{0}}фазних асинхронних двигунів змінного струму. Він подає знижену напругу на обмотку статора двигуна під час запуску через автотрансформатор, щоб зменшити пусковий струм (зазвичай його можна зменшити до 1/4–1/3 від повної-напруги пускового струму). Коли швидкість двигуна наближається до номінальної, перемикач перемикає її на повну-напругу.
Особливості: зазвичай має кілька відводів напруги (наприклад, 65%, 80% відводів), які можна вибрати для балансування пускового моменту та пускового струму.
Регулятор напруги (регульований автотрансформатор)
Опис: це одно-фазний або три-фазний автотрансформатор із вторинною обмоткою, яка має ковзний контакт (вугільну щітку), що приводиться в рух маховиком або серводвигуном. Повертаючи маховик, можна плавно та безперервно регулювати вихідну напругу. Дуже поширений в лабораторіях.
Особливості: Вихідну напругу можна регулювати від 0 В до трохи вище вхідної напруги (наприклад, 0-250 В або 0-430 В).
Поширені форми: кільцевий сердечник (для малої потужності) або квадратний сердечник (для більшої потужності).
Силовий автотрансформатор
Опис. Використовується в системах електроживлення високої{0}}напруги для з’єднання мереж зі схожими рівнями напруги, наприклад для з’єднання мереж 110 кВ і 220 кВ або 220 кВ і 500 кВ.
Особливості: Надзвичайно висока потужність (до сотень тисяч кВА), ключовий пристрій в енергосистемі. Його коефіцієнт трансформації зазвичай близький до 1:2, що забезпечує значні економічні переваги в цьому застосуванні.
Тяговий трансформатор змінного струму
Опис: використовується в електрифікованих залізницях (наприклад, високо-швидкісна залізниця). Одна обмотка з'єднується з повітряною лінією (висока напруга), а інша з'єднується з колією та землею, забезпечуючи різні рівні напруги для локомотива.
(2) Класифікація за фазою
Однофазний-автотрансформатор: використовується в однофазних-ситуаціях джерела живлення, таких як лабораторні регулятори напруги, побутові стабілізатори тощо.
Три-фазний автотрансформатор: використовується в три-системах електроживлення. Це може бути три одно-фазні трансформатори разом або одна три-фазна структура серцевини. Широко використовується в системах живлення та запуску промислових двигунів.
(3) Класифікація за структурою обмотки
Однообмотковий-автотрансформатор: найпоширеніший тип із лише однією обмоткою, яка має відводи.
Подвійний-автотрансформатор: по суті заснований на звичайному подвійному{1}}трансформаторі з первинною та вторинною обмотками, з’єднаними послідовно, що забезпечує певні перетворення напруги та методи заземлення. Зазвичай використовується в системах живлення.
(4) Класифікація за методом охолодження
Автотрансформатор сухого-типу: охолоджується повітрям, зазвичай використовується всередині приміщень, у лабораторіях або там, де потрібна запобігання пожежі.
Масляний-автотрансформатор: обмотки занурені в ізоляційне масло, яке забезпечує охолодження та ізоляцію. Висока потужність, в основному використовується в зовнішніх системах живлення.
3. Застосування автотрансформаторів
(1) Галузь промисловості:
- Запуск із зниження напруги двигуна: використовується для запуску великих вентиляторів, насосів, компресорів тощо, щоб уникнути надмірного впливу на електромережу. Це одна з найбільш класичних і широко використовуваних програм.
- Регулювання напруги: використовується в заводських майстернях для локального регулювання робочої напруги обладнання, гарантуючи, що пристрої працюють при оптимальній напрузі.
(2) Система живлення:
- Підключення до мережі: діє як сполучний трансформатор, з’єднуючи дві мережі передачі з однаковими рівнями напруги (наприклад, 132 кВ/275 кВ) для ефективної передачі та розподілу енергії.
- Заземлення системи: Забезпечує шлях заземлення нейтральної точки.
(3) Лабораторія та випробувальне поле:
- Регульоване джерело живлення змінного струму: забезпечує безперервне регулювання напруги для експериментальних схем, стандартного обладнання в електроніці та електричних лабораторіях.
- Тестування обладнання: Використовується для випробування діелектрика електричного обладнання або перевірки продуктивності за різних напруг.
(4) Побутова та комерційна сфера:
- Стабілізатор напруги змінного струму: у багатьох побутових стабілізаторах використовуються внутрішні автотрансформатори (зазвичай відключені та автоматично перемикаються через реле), щоб справлятися з нестабільною напругою в мережі.
- Аудіообладнання: використовується для узгодження напруги в деяких-аудіосистемах високого класу.
(5) Залізничний транзит:
Електрифікована система електропостачання залізниці: забезпечує необхідну тягову потужність для високо-швидкісних поїздів.
