Войти
Однофазный автотрансформатор с ответвлениями с диапазоном выходного напряжения от 40% до 115% от входного Автотрансформатор представляет собой электрический трансформатор только с одной обмоткой. Префикс «auto » (греч. «Я») относится к одиночной катушке, действующей отдельно, а не к какому-либо автоматическому механизму. В автотрансформаторе части одной и той же обмотки действуют как стороны первичной обмотки и вторичной обмотки трансформатора. Напротив, у обычного трансформатора есть отдельные первичная и вторичная обмотки, которые не соединены друг с другом.
Обмотка автотрансформатора имеет не менее трех отводов, на которых выполняются электрические соединения. Поскольку часть обмотки выполняет «двойную работу», автотрансформаторы часто имеют меньшие размеры, легче и дешевле, чем типичные двухобмоточные трансформаторы, но недостатком является отсутствие гальванической развязки между первичной и вторичной цепями.. Другие преимущества автотрансформаторов включают более низкое реактивное сопротивление утечки, меньшие потери, более низкий ток возбуждения и повышенную номинальную мощность в ВА для данного размера и массы.
Пример применения автотрансформатора - это один стиль преобразователя напряжения путешественника, что позволяет использовать устройства на 230 вольт в цепях питания на 120 вольт или наоборот. Автотрансформатор с несколькими ответвлениями может применяться для регулировки напряжения в конце длинной распределительной цепи для коррекции избыточного падения напряжения; при автоматическом управлении это один из примеров регулятора напряжения .
Автотрансформатор имеет одну обмотку с двумя концевыми выводами и одним или несколькими выводами в промежуточных точках отвода. Это трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки имеют общие части витков. Часть обмотки, совместно используемая как первичной, так и вторичной обмоткой, может быть и часто называется «общей секцией». Часть обмотки, которая не используется как первичной, так и вторичной обмоткой, может быть и часто называется «последовательной секцией». Первичное напряжение подается на две клеммы. Вторичное напряжение снимается с двух выводов, один вывод из которых обычно является общим с выводом первичного напряжения.
Поскольку вольты на виток одинаковы в обеих обмотках, каждая из них развивает напряжение пропорционально его количество оборотов. В автотрансформаторе часть выходного тока протекает непосредственно от входа к выходу (через последовательную секцию), и только часть передается индуктивно (через общую секцию), что позволяет использовать меньший, более легкий и дешевый сердечник. поскольку требуется только одна обмотка. Однако соотношение напряжения и тока автотрансформаторов можно сформулировать так же, как и у других двухобмоточных трансформаторов:
(0Ампер-витки, обеспечиваемые последовательным участком обмотки:
Ампер-витки, обеспечиваемые общей частью обмотки:
Для ампер-витых весов F S = F C:
Следовательно:
Один конец обмотки обычно подключается совместно как к источнику напряжения, так и к электрической нагрузке. Другой конец источника и нагрузки подключаются к отводам по обмотке. Разные отводы обмотки соответствуют разным напряжениям, измеренным с общего конца. В понижающем трансформаторе источник обычно подключается ко всей обмотке, в то время как нагрузка подключается отводом только к части обмотки. В повышающем трансформаторе, наоборот, нагрузка подключается ко всей обмотке, а источник подключается к отводу на участке обмотки. Для повышающего трансформатора индексы в приведенных выше уравнениях поменяны местами, где в этой ситуации N2 и V2 больше, чем N1 и V1, соответственно.
Как и в двухобмоточном трансформаторе, отношение вторичного напряжения к первичному равно отношению количества витков обмотки, к которой они подключены. Например, подключение нагрузки между серединой обмотки и концом общего вывода обмотки автотрансформатора приведет к тому, что выходное напряжение нагрузки составит 50% от первичного напряжения. В зависимости от применения, та часть обмотки, которая используется только в части с более высоким напряжением (с меньшим током), может быть намотана проводом меньшего калибра, хотя вся обмотка подключается напрямую.
Если один из отводов от средней точки используется для заземления, то автотрансформатор можно использовать в качестве балуна для преобразования симметричной линии (подключенной к двум концевые отводы) к несимметричной линии (сторона с землей).
Автотрансформатор не обеспечивает гальванической развязки между своими обмотками, как это делает обычный трансформатор; если сторона нейтрали входа не находится под напряжением заземления, нейтральная сторона выхода также не будет. Нарушение изоляции обмоток автотрансформатора может привести к подаче полного входного напряжения на выход. Кроме того, обрыв в части обмотки, которая используется как первичная, так и вторичная, приведет к тому, что трансформатор будет действовать как индуктор последовательно с нагрузкой (что в условиях небольшой нагрузки может привести к приложению почти полного входного напряжения к выходу.). Это важные соображения безопасности при принятии решения об использовании автотрансформатора в данном приложении.
Поскольку для этого требуется меньше обмоток и меньший сердечник, автотрансформатор для силовых приложений обычно легче и дешевле, чем двухобмоточный трансформатор. до соотношения напряжений примерно 3: 1; за пределами этого диапазона двухобмоточный трансформатор обычно более экономичен.
В трехфазных приложениях для передачи энергии автотрансформаторы имеют ограничения: они не подавляют гармонические токи и действуют как еще один источник токов замыкания на землю.. Большой трехфазный автотрансформатор может иметь "скрытую" обмотку треугольником, не подключенную к внешней стороне резервуара, для поглощения некоторых гармонических токов.
На практике потери означают, что и стандартные трансформаторы, и автотрансформаторы не идеально обратимый; один, предназначенный для понижения напряжения, будет обеспечивать немного меньшее напряжение, чем требуется, если он используется для повышения. Разница обычно достаточно небольшая, чтобы можно было изменить направление, когда фактический уровень напряжения не является критическим.
Подобно многообмоточным трансформаторам, автотрансформаторы используют изменяющиеся во времени магнитные поля для передачи энергии. Для их правильной работы требуются переменные токи, и они не будут работать с постоянным током. Поскольку первичная и вторичная обмотки электрически соединены, автотрансформатор позволяет току течь между обмотками и, следовательно, не обеспечивает изоляцию по переменному или постоянному току.
Автотрансформаторы часто используются в приложениях power для соединения систем, работающих при различных классах напряжения, например, от 132 кВ до 66 кВ на передачу. Другое применение в промышленности - адаптировать оборудование, построенное (например) для источников питания 480 В, для работы от источника питания 600 В. Они также часто используются для обеспечения преобразования между двумя распространенными в мире диапазонами напряжения домашней сети (100–130 В и 200–250 В). Связи между сетями UK 400 кВ и 275 кВ «Super Grid » обычно представляют собой трехфазные автотрансформаторы с ответвлениями на общей нейтрали.
На протяженных сельских распределительных линиях специальные автотрансформаторы с автоматическим переключением ответвлений устанавливаются в качестве регуляторов напряжения, чтобы потребители на дальнем конце линии получали такое же среднее напряжение, как и ближе к источнику. Переменный коэффициент автотрансформатора компенсирует падение напряжения вдоль линии.
Специальная форма автотрансформатора, называемая зигзаг, используется для обеспечения заземления в трехфазных системах, которые иначе не имеют связи с землей. Зигзагообразный трансформатор обеспечивает путь для тока, общего для всех трех фаз (так называемый ток нулевой последовательности).
В аудиоприложениях автотрансформаторы с ответвлениями используются для адаптации динамиков к системам распределения звука с постоянным напряжением, а также для согласования импеданса, например, между низкоомными микрофон и вход усилителя с высоким сопротивлением.
В железнодорожных приложениях обычно приводятся в действие напряжением 25 кВ переменного тока. Для увеличения расстояния между точками подачи электроэнергии в сеть они могут быть устроены для подачи расщепленной фазы 25-0-25 кВ с третьим проводом (противофазный) вне досягаемости пантографа верхнего коллектора поезда. Точка питания 0 В подключена к рельсу, а одна точка 25 кВ подключена к воздушному контактному проводу. Через частые (около 10 км) интервалы автотрансформатор подключает контактный провод к рельсу и второму (противофазному) питающему проводу. Эта система увеличивает используемое расстояние передачи, снижает наведенные помехи на внешнее оборудование и снижает стоимость. Иногда встречается вариант, когда питающий провод находится под напряжением, отличным от напряжения контактного провода, с изменением коэффициента автотрансформатора в соответствии с требованиями.
Автотрансформаторы могут использоваться как метод плавный пуск асинхронные двигатели. Одной из хорошо известных конструкций таких пускателей является стартер Корндёрфера и детекторы рентгеновского излучения.
Регулируемый автотрансформатор с вторичным соединением со скользящей щеткой и тороидальным сердечником.. Крышка была снята, чтобы показать медные обмотки и щетку. 
Переменный трансформатор - часть Tektronix 576 Curve Tracer Открыв часть обмоток и подключив вторичную обмотку с помощью скользящей щетки, может быть получено бесступенчатое регулирование коэффициента трансформации, что позволяет очень плавно регулировать выходное напряжение. Выходное напряжение не ограничивается дискретными напряжениями, представленными фактическим числом витков. Напряжение можно плавно изменять между витками, так как щетка имеет относительно высокое сопротивление (по сравнению с металлическим контактом), а фактическое выходное напряжение зависит от относительной площади контакта щетки с соседними обмотками. Относительно высокое сопротивление щетки также не позволяет ей действовать как короткозамкнутый виток при контакте с двумя соседними витками. Обычно первичное соединение подключается только к части обмотки, позволяя плавно изменять выходное напряжение от нуля до превышения входного напряжения, что позволяет использовать устройство для тестирования электрического оборудования в пределах указанного диапазона напряжений.
Регулировка выходного напряжения может быть ручной или автоматической. Ручной тип применим только для относительно низкого напряжения и известен как переменный трансформатор переменного тока (часто именуемый торговой маркой Variac). Они часто используются в ремонтных мастерских для тестирования устройств при различных напряжениях или для моделирования аномальных линейных напряжений.
Тип с автоматической регулировкой напряжения может использоваться в качестве автоматического регулятора напряжения, чтобы поддерживать стабильное напряжение в обслуживании потребителей в широком диапазоне условий линии и нагрузки. Другое применение - светорегулятор диммер, который не производит EMI, типичный для большинства тиристорных диммеров.
С 1934 по 2002 гг. Variac была торговой маркой General Radio в США для переменного автотрансформатора, предназначенного для удобного изменения выходного напряжения. для постоянного входного напряжения переменного тока. В 2004 году компания Instrument Service Equipment подала заявку и получила товарный знак Variac для того же типа продукции. Instrument Service Equipment сохраняет за собой все права на использование товарного знака VARIAC для переменных трансформаторов и связанных устройств.
