Kā darbojas autotransformators - kā to izdarīt

Autotransformators ir elektriskais transformators, kas sastāv tikai no vienlaidu, nepārtrauktas, neizolētas tinuma, ar pieskārienu spailēm dažādos tinuma punktos. Tinumu sekcija starp krāniem, kas atbilst tīkla maiņstrāvai, tiek uzklāta ar tīkla maiņstrāvas padevi, bet atlikušie krāni tiek izmantoti, lai iegūtu vēlamos izejas spriegumus atbilstoši to tinumu attiecībām.

Šie izejas spriegumi var svārstīties no līmeņiem, kas ir augstāki par ieejas padevi un ir zemāki par ieejas tīkla maiņstrāvu, atkarībā no tinuma pagrieziena attiecības attiecīgajos pieskares punktos.

Vārds “auto” ir iedvesmots no grieķu valodas vārda “es”, kas attiecas uz vientuļās tinuma spoles darbību visā transformatorā, neiesaistot nekāda veida automātiskos mehānismus.

Autotransformatorā vienas nepārtrauktas tinuma pieskaramās sekcijas darbojas kā transformatora primārā tinums, tā sekundārais tinums.

Atšķirība starp automātisko transformatoru un pazeminošo transformatoru

Parasti jebkurā standarta pazeminošā transformatorā mēs atrodam divas pilnīgi atsevišķas tinumu spoles primārā tinuma un sekundārā tinuma veidā, kas ir elektriski izolētas, bet magnētiski savienotas viena ar otru, kā parādīts zemāk.

Šeit tinuma attiecība pāri primārajai un sekundārajai izšķir sprieguma un strāvas pārneses apjomu starp abiem tinumiem, izmantojot magnētisko indukciju.

Nozīmē, ka, ja pieņemsim, ka primārajam ir 10 reizes lielāks pagriezienu skaits nekā sekundārajam, tad 220 V maiņstrāvas barošana pie primārā radīs 10 reizes pazeminātu zemāko spriegumu pāri sekundārajam, kas vienāds ar 220 V / 10 = 22 V.

Līdzīgi, ja sekundārajam tiek piemērots 22 V maiņstrāva, primārajā pusē rodas pastiprināts 220 V.

Pretstatā tam, automātiskajā transformatorā ir viena nepārtraukta tinums, kas sadalīts dažādos sprieguma pārspriegumos, kas nosaka dažādus sprieguma līmeņus visā tinumā, kā parādīts zemāk.

Visi šie piespiešanas elementi nav elektriski izolēti, bet tos var magnētiski iedarbināt tāpat kā mūsu standarta transformatoru, ļaujot proporcionāli sadalīt spriegumu un strāvu starp sekcijām atkarībā no tinumu attiecībām starp sprauslām.

Kā izveidot autotransformatoru

Autotransformatoru var uzbūvēt, izmantojot tos pašus aprēķinus, kas veikti parastam transformatoram, izņemot sekundāro pusi.

Faktiski autotransformatora izgatavošana ir daudz vienkāršāka nekā standarta transformators, jo šeit mēs varam novērst sekundāro sānu tinumu un izmantot vienu primāro nepārtraukto 300 V vai 400 V tinumu.

Tātad būtībā izpildiet visas darbības, kas paskaidrotas nākamajā rakstā, vienkārši izlaidiet sekundāro sānu aprēķinus un veiciet tikai primāros 220 V sānu aprēķinus.

Līklošanas detaļas

Izmantojiet 400 V primārajiem voltiem un 1 ampēru strāvai. Pēc uztīšanas jūs varat piestiprināt krānus dažādos tinumu intervālos, lai iegūtu vēlamo pastiprināto vai pazemināto spriegumu.

Automātiskā transformatora priekšrocība un trūkums

Autotransformatora tinumā mums parasti ir vismaz 3 krāni, kas ir elektriski izbeigti kā izejas.

Sakarā ar to, ka viens tinums darbojas gan kā primārais, gan kā sekundārais, autotransformatoriem ir labākas priekšrocības, jo tie ir mazāka izmēra, vieglāki un pieejamāki par parastajiem dubultās tinuma parastajiem pazeminošajiem transformatoriem.

Tomēr automātiskā tramvaja trūkums rodas no tā, ka neviens no tā tinumu izvadiem nav elektriski izolēts no maiņstrāvas tīkla un, pieskaroties ieslēgtā stāvoklī, var izraisīt letālu šoku.

Starp citām autotransformatoru priekšrocībām ir tā samazināta noplūdes reaktivitāte, samazināti zaudējumi, mazāka ierosmes strāva un uzlabota VA kategorija jebkurai esošai dimensijai un masai.

Pieteikums

Labs automātiskā transformatora pielietojuma piemērs ir tūrista sprieguma pārveidotājs, kas ceļotājam ļauj savienot 230 V ierīces ar 120 voltu avotiem vai pretēji.

Var izmantot autotransformatoru ar vairākiem izejas krāniem, lai pielāgotu spriegumu pagarinātās sadales ķēdes galā, lai novērstu sprieguma pārpalikumu. To pašu situāciju varēja automātiski kontrolēt, izmantojot elektronisko komutācijas ķēdi.

To parasti īsteno, izmantojot AVR vai automātisku sprieguma regulatoru, kas automātiski pārslēdz dažādus autotransformatora krānus caur relejiem vai triakiem, lai kompensētu izeju, reaģējot uz līnijas sprieguma izmaiņām.

Kā tas strādā

Kā jau minēts iepriekš, autotransformators ietver tikai vienu tinumu ar 2 gala spailēm.

Starp pieskāriena punktiem var būt viens vai vairāki spailes, lai iegūtu paaugstinātu / pazeminātu spriegumu visā krāna punktos. Autotransformatorā mēs atrodam, ka spoles primārajai (ieejas) un sekundārajai (izejas) sadaļai ir kopīgi pagriezieni.

Šī tinumu daļa, kas ir kopīga abiem primārajiem un sekundārajiem, parasti tiek dēvēta par “kopīgo sadaļu”.

Tā kā tinuma daļu, kas stiepjas prom no šīs “kopējās sekcijas” vai sekcijas, kas nav kopīga ar primāro un sekundāro, parasti sauc par “sērijas sekciju”.

Primārais (ieejas) barošanas spriegums ir savienots divos atbilstošajos spailēs, kuru nominālvērtība vai specifikācija atbilst ieejas barošanas diapazonam.

Sekundāro (izejas) spriegumu iegūst no spaiļu vai krānu pāra, no kuriem viens konkrēts spailes parasti ir kopīgs gan ieejas, gan izejas sprieguma spailei.

Autotransformatorā, tā kā visa vijuma tinums ir vienāds ar tā specifikācijām, tā volti par pagriezienu ir vienāds arī visos pieskāriena punktos. Tas nozīmē, ka katrā krāna sekcijā inducētais spriegums būs proporcionāls tā pagriezienu skaitam.

Sakarā ar magnētisko indukciju visā tinumā un kodolā spriegums un strāva proporcionāli tiks saskaitīti vai atņemti visā tinumā atkarībā no pagriezienu skaita.

Piemēram, apakšējos pieskāriena punktos būs redzams samazināts spriegums un palielināta strāva, salīdzinot ar kopējo iezemējuma līniju, savukārt augšējos pieskares punktos būs redzams lielāks spriegums un zemāka strāva attiecībā pret kopējo iezemējuma līniju.

Sērijas sekcijas augšējā pieskāriena spriegums būs lielāks par ieejas barošanas spriegumu.

Tomēr ieejas un izejas enerģijas pārsūtīšana būs vienāda. Tas nozīmē, ka sprieguma un strāvas vai V x I reizinājums vienmēr būs vienāds ieejas un izejas sekcijām.

Kā aprēķināt spriegumu un pagriezienus

Tā kā parametriem spriegums, strāva un pagriezienu skaits ir proporcionāls raksturs, ampēra, sprieguma un pagriezienu skaita aprēķināšanas formulu regulē vienkāršā universālā formula, kas sniegta zemāk:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Apskatīsim šādu piemēru. Lai noteiktu atlikušos parametrus, aprēķinot autotramsformatoru, ir jābūt vismaz diviem parametriem.

Šeit mums ir pagriezienu skaits un spriegums autotransformatora primārajai vai ieejas pusei, bet mēs nezinām parametrus izejas pusē vai slodzes pusē.

Tagad pieņemsim, ka mēs vēlamies, lai izejas pusē esošais N7 pieskāriens ražotu 300 V maiņstrāvu caur 220 V ieejas maiņstrāvu. Tāpēc mēs varam aprēķināt šādā vienkāršā veidā:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 pagrieziens.

Tas nozīmē, ka, ja N7 tinumam ir 681 pagrieziens, tas rada nepieciešamo 300 V, ja tiek izmantota 220 V maiņstrāvas ieeja.

Līdzīgi, ja mēs vēlamies, lai tinums N2 ģenerētu spriegumu, teiksim, 24 V, tad pagriezienu skaitu šajā pieskaršanās sadaļā varētu aprēķināt, izmantojot to pašu formulu:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 pagriezieni

Kā aprēķināt pašreizējo reitingu

Lai aprēķinātu autotransformatora izejas puses pašreizējo nominālvērtību, mums tāpat jāzina 220 V sānu tinuma strāvas stiprums. Pieņemsim, ka tas ir 2 ampēri, tad strāvu N7 tinumā var aprēķināt, izmantojot šādu pamata jaudas formulu:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

I7 = 220 x 2/300 = 440/300 = 1,46 ampēri.

Tas parāda, ka automātiskajā transformatorā vai jebkura veida transformatorā ideālā gadījumā izejas jauda ir gandrīz vienāda ar ieejas jaudu.

Kā pārveidot parasto transformatoru par automātisko transformatoru

Kā tika apspriests šī raksta iepriekšējos punktos, parastajā transformatorā ir divas atsevišķas tinumi, kas ir elektriski izolēti, veidojot attiecīgo primāro un sekundāro pusi.

Tā kā abas tinumu puses ir elektriski izolētas, atšķirībā no autotransformatora kļūst neiespējami ģenerēt pielāgotus pastiprinātus un pazeminātus maiņstrāvas tīkla spriegumus no šiem transformatoriem.

Tomēr ar nelielu modifikāciju vienībā parasto transformatoru diezgan lielā mērā varētu pārveidot par autotransformatoru. Lai to izdarītu, mums vienkārši jāsavieno primārie sānu vadi ar sekundārajiem sānu vadiem s formātā, kā parādīts šajā diagrammā:

Šeit mēs atrodam parastu 25-0-25 V / 220 V pazeminošo transformatoru, kas tiek pārveidots par ērtu mazu autotransformatoru, vienkārši savienojot attiecīgos sekundāros / primāros vadus.

Kad vadi ir savienoti parādītajā veidā, modificētais autotransformators ļauj lietotājam iegūt pastiprinātu elektrotīklu 220 + 25 = 245 AC V vai pazeminātu tīklu 220 - 25 = 195 AC V no attiecīgajiem izejas vadiem.