Автотрансформатори

Автотрансформатор на відміну від трансформатора має одну обмотку, частина витків якої належить одночасно первинному і вторинному ланцюгам.

На рис.2.1.10,а зображена схема понижуючого трансформатора, в якому ділянка аХ — загальна частина витків зі струмом І12.

Як у звичайному трансформаторі, первинний І1 і вторинний І2 струми автотрансформатора практично знаходяться в протифазі, тобто їх вектори зсунені відносно один одного на кут, близький до 1800. З цього випливає, що струм І12 в загальній частині витків аХ дорівнює різниці вторинного і первинного струмів автотрансформатора:

І12 = І2 — І1 (2.1.45)

або

І2 = І1 + І12. (2.1.46)

Потужність, що передається навантаженню Zн , В×А,

SА = U2I2 . (2.1.47)

З врахуванням (2.1.46) отримаємо

SА = U2(I2 + І12) = U2I1 + U2I2 = Sе.А + Sе.м.А, (2.1.48)

де Sе.А = U1I1 — потужність, що передається у вторинне коло автотрансформатора електричним шляхом завдяки електричному зв’язку між первинним і вторинним колами: Sе.м.А = U1I12 — потужність, що передається у вторинне коло автотрансформатора електромагнітним шляхом, завдяки магнітному потоку.

image002

Рис.2.1.10. Принципові схеми автотрансформаторів однофазного (а),

трифазного (б) і однофазного регулюючого (в)

Габаритні розміри трансформатора або автотрансформатора визначаються їхніми електромагнітними потужностями: для трансформатора Sем.т = Е2І2, для автотрансформатора Sем.А = Е2І12. В цих виразах приймаємо U2 » E2. Відомо, що в автотрансформаторі електромагнітним шляхом передається тільки частина всієї поступаючої у вторинне коло потужності, тобто Sем.А < Sем.т, що дозволяє зменшити переріз магнітопроводу і скоротити середню довжину витка обмотки. Це веде до зменшення витрат електротехнічної сталі і обмоточної міді на виготовлення автотрансформатора і зменшення магнітних і електричних втрат. Таким чином, автотрансформатор в порівнянні з трансформатором однакової потужності має менші розміри і вагу, більш високий ККД, меншу вартість.

Вказані переваги автотрансформатора тим вагоміші, чим більша частина потужності передається в навантаження електричним шляхом, тобто чим більша потужність, що передається у вторинне коло автотрансформатора електричним шляхом Sе.а. Ця потужність обернено пропорційна коефіцієнту трансформації:

Sе.А = SА/кА, (2.1.49)

де кА = wАх/wаХ — коефіцієнт трансформації автотрансформатора.

Електромагнітна потужність автотрансформатора визначається виразом

Sем.А = SА(1-1/кА). (2.1.50)

На рис. 2.1.11 зображена залежність відносного значення маси автотрансформатора GA/GТр, де GА — маса автотрансформатора, а Gтр — маса трансформатора такої ж потужності, від коефіцієнту трансформації кА = wАХ/wаХ. З графіка випливає, що з підвищенням коефіцієнту трансформації кА маса автотрансформатора збільшується, а тому, зменшуються переваги автотрансформатора в порівнянні з трансформатором. Так, при кА ³ 2 маса автотрансформатора майже рівна масі трансформатора. Таким чином, маса і габаритні розміри автотрансформаторів в порівнянні з трансформаторами істотно менші при коефіцієнті трансформації кА < 2.

image005

Рис.2.6.11. Залежність відносної активної ваги автотрансформатора від коефіцієнту трансформації

Поряд з перевагами автотрансформатори мають недоліки, що обмежує його використання. Головні з цих недоліків: 1) при короткому замиканні на вторинному боці частина аХ обмотки (див. рис. 2.1.10) шунтується і струм короткого замикання досягає набагато більшого значення, ніж у випадку звичайного двохобмоточного трансформатора; 2) різке підвищення напруги на боці НН до рівня напруги на боці ВН при короткому замиканні на ділянці котушки Аа або при розриві котушки на ділянці аХ;3) наявність електричного зв’язку між первинною і вторинною сторонами, що в деяких схемах недопустимо.

Автотрансформатори можуть бути понижуючими і підвищуючими, однофазними і трифазними. У трифазного трансформатора обмотки фаз з’єднують зіркою (див. рис. 2.1.10,б).

Широке розповсюдження отримали автотрансформатори зі змінним коефіцієнтом трансформації. Такі автотрансформатори живляться пристроєм, що дозволяє регулювати величину вторинної напруги шляхом зміни числа витків аХ. Це здійснюється завдяки ковзаючому контакту (щітки чи ролика), що переміщується безпосередньо по зачищеній від ізоляції поверхні витків обмотки (рис.2.1.10,в). Такі автотрансформатори називають регуляторами напруги. Вітчизняною промисловістю виготовляються регулятори напруги невеликої потужності серії РНО (однофазні) і РНТ (трифазні).

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”

Один комментарий к “Автотрансформатори”

  1. Alison Says:

    для доклада в самый раз. Спасибо



Оставьте комментарий к статье