Autotransformadors: dispositiu, principis, avantatges i desavantatges

Finalitat, dispositiu i principi de funcionament dels autotransformadors

En alguns casos, és necessari variar la tensió en un rang reduït. La manera més fàcil de fer-ho no és transformadors de doble bobinati bobinatges senzills anomenats autotransformadors. Si el factor de transformació és lleugerament diferent de la unitat, llavors la diferència entre la magnitud dels corrents als bobinatges primaris i secundaris serà petita. Què passa si combines les dues bobines? Obtindreu un esquema d'un autotransformador (Fig. 1).

Els autotransformadors es classifiquen com a transformadors especials. Els autotransformadors es diferencien dels transformadors en què el seu bobinat de baixa tensió forma part del bobinatge de major tensió, és a dir, els circuits d'aquests bobinatges no només tenen una connexió magnètica, sinó també galvànica.

Depenent de la inclusió dels bobinatges de l'autotransformador, es pot produir un augment o disminució de la tensió.

Arròs.1 Esquemes d'autotransformadors monofàsics: a-step-down, b-step-up.

Si connecteu una font de tensió alterna als punts A i X, apareixerà un flux magnètic altern al nucli. S'induirà un EMF de la mateixa magnitud en cadascuna de les espires de la bobina. Òbviament, entre els punts a i X hi haurà una FEM igual a la FEM d'una volta multiplicada per el nombre de voltes tancades entre els punts a i X.

Si connecteu a la bobina als punts a i X qualsevol càrrega, aleshores el corrent secundari I2 passarà per part de la bobina i es troba entre els punts a i X. Però com que el corrent primari passa per les mateixes espires I1, aleshores els dos corrents sumarà geomètricament i una quantitat molt petita de corrent fluirà al llarg de la secció aX, determinada per la diferència entre aquests corrents. Això permet tallar una part del bobinatge d'un cable de calibre petit per estalviar coure. Si tenim en compte que aquest tram constitueix la majoria de tots els girs, aleshores l'economia del coure és molt notable.

Així, s'aconsella utilitzar autotransformadors per disminuir o augmentar lleugerament la tensió, quan s'estableix un corrent reduït a la part del bobinat, que és comú als dos circuits de l'autotransformador, que permet fer-ho amb un cable més prim i estalviar no ferrosos. metalls. Al mateix temps, el consum d'acer per a la producció d'un circuit magnètic disminueix, la secció transversal del qual és més petita que la d'un transformador.

En els convertidors d'energia electromagnètica - transformadors - la transferència d'energia d'una bobina a una altra es realitza mitjançant un camp magnètic, l'energia del qual es concentra al circuit magnètic.En els autotransformadors, l'energia es transmet tant a través d'un camp magnètic com a través d'una connexió elèctrica entre els bobinats primari i secundari.

Transformador i autotransformador

Els autotransformadors competeixen amb èxit amb els transformadors de dos bobinatges quan la seva relació de transformació és lleugerament diferent de la unitat i és superior a 1,5 - 2. Quan la relació de transformació és superior a 3, els autotransformadors no estan justificats.

Estructuralment, els autotransformadors pràcticament no es diferencien dels transformadors. Hi ha dues bobines als nuclis del circuit magnètic. Els cables es prenen de dos bobinatges i d'un punt comú La majoria de les peces de l'autotransformador són estructuralment indistinguibles de les peces del transformador.

Autotransformadors de laboratori (LATR)

Els autotransformadors també s'utilitzen en xarxes de baixa tensió com a reguladors de voltatge de laboratori (LATR) de baixa potència. En aquests autotransformadors, la regulació de la tensió es realitza movent el contacte lliscant al llarg de les espires del bobinatge.

Els autotransformadors monofàsics controlats per laboratori consisteixen en un circuit magnètic ferromagnètic anular embolicat amb una sola capa de filferro de coure aïllat (Fig. 2).

D'aquest bobinatge es fan diverses aixetes constants, la qual cosa permet utilitzar aquests dispositius com a autotransformadors reductors o augmentadors amb una determinada relació de transformació constant. A més, a la superfície de la bobina, netejada de l'aïllament, hi ha un camí estret al llarg del qual es mou el contacte del raspall o corró per obtenir una tensió secundària regulable contínuament que va de zero a 250 V.

Quan els girs adjacents es tanquen en LATR, no es produeix cap tancament de girs perquè els corrents de línia i de càrrega del bobinatge combinat de l'autotransformador estan a prop l'un de l'altre i en direccions oposades.

Els autotransformadors de laboratori es produeixen amb una potència nominal de 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Esquema d'un autotransformador monofàsic controlat per laboratori

Autotransformador de laboratori (LATR)

Autotransformadors trifàsics

Juntament amb els autotransformadors monofàsics de dos bobinatges, sovint s'utilitzen autotransformadors trifàsics de dos bobinatges i trifàsics de tres bobinats.

En els autotransformadors trifàsics, les fases solen estar connectades en una estrella amb un punt neutre apuntat (Fig. 3). Si és necessari reduir la tensió, l'energia elèctrica es subministra als terminals A, B, C i es retira dels terminals a, b, s, i amb un augment de la tensió, viceversa. S'utilitzen com a dispositius de reducció de tensió quan s'engeguen motors potents, així com per a la regulació gradual de la tensió dels terminals. elements de calefacció forns elèctrics.

Arròs. 3. Esquema d'un autotransformador trifàsic amb connexió en estrella de les fases de bobinat amb el punt neutre eliminat

Els transformadors d'alta tensió trifàsics amb tres bobinatges també s'utilitzen en xarxes elèctriques d'alta tensió.

Els autotransformadors trifàsics, per regla general, al costat de la tensió més alta estan connectats en una estrella amb un cable neutre. La connexió en estrella proporciona la caiguda de tensió per a la qual està dissenyat l'aïllament de l'autotransformador.

L'ús d'autotransformadors millora l'eficiència dels sistemes energètics, redueix els costos de transmissió d'energia, però comporta un augment dels corrents de curtcircuit.

Inconvenients dels autotransformadors

L'inconvenient de l'autotransformador és la necessitat d'aïllar els dos bobinats per a una tensió més alta, ja que els bobinats estan connectats elèctricament.

Un inconvenient important dels autotransformadors és la connexió galvànica entre els circuits primari i secundari, que no permet utilitzar-los com a alimentadors en xarxes de 6-10 kV quan la tensió baixa a 0,38 kV, ja que es subministra 380 V als equips on la gent treballa.

En cas d'avaria per la presència d'una connexió elèctrica entre els bobinatges de l'autotransformador, la tensió més alta es pot aplicar al bobinat inferior. En aquest cas, totes les parts de la instal·lació operativa es connectaran a la part d'alta tensió, cosa que no està permesa per la seguretat del manteniment i la possibilitat de trencar l'aïllament de les parts conductores dels equips elèctrics connectats.

Autotransformadors d'alta tensió