Трансформатор і автотрансформатор призначення, принцип роботи, пристрій, відмінності
Незважаючи на свою конструктивну простоту і відміну автотрансформатора від трансформатора, обидва типи цих пристроїв володіють чудовим властивістю, затребуваним у багатьох областях електротехніки. Суть його полягає в здатності змінювати за певним законом напруга або струм на виході трансформатора, що подаються на його вхід.
конструктив
Звичайний однофазний трансформатор являє собою замкнутий сердечник, званий магнитопроводом, набраний з тонких, порядку 0,3 - 0,4 мм, сталевих пластин. Пластинчаста, а не цільнолита конструкція необхідна для того, щоб гасити наведені в осерді струми Фуко, в даному випадку паразитні, що знижують ефективність і ККД процесів перетворення. Структура і пристрій автотрансформатора в цій частині абсолютно ідентичні описаним. Відмінності криються в способі використання і формування обмоток.
принцип трансформації
У класичному виконанні навколо сердечника намотані мідним дротом з різною кількістю витків дві котушки, електрично між собою ніяк не зв'язані. При подачі напруги (U1) на одну з них, на другий, за рахунок индуктированной ЕРС, виникає різниця потенціалів (U2), величина якої пропорційна напрузі, поданим на первинну обмотку.
Коефіцієнт пропорційності, що називається коефіцієнтом трансформації, дорівнює співвідношенню кількості витків первинної (N1) і вторинної (N2) обмоток:
Очевидно, що якщо Кt більше одиниці, то вихідна напруга буде менше вхідного. В цьому випадку трансформатор називають знижувальним, а при Кt меншому одиниці - підвищує. Автотрансформатор принцип роботи має такий же має такий же, формули розрахунку колишні, оскільки закони фізики не підлягає скасуванню. Хоча модифікувати схему підключення з метою підвищення ефективності даного пристрою - можливо.
властивості автотрансформатора
Відмінною його рисою є наявність в індукційній котушці тільки однієї обмотки, яка використовується в якості первинної і вторинної одночасно. Крім прямої економії кольорових металів, можна істотно зменшити перетин сердечника, що призводить до зниження металоємності перетворювачів такого типу.
Однак слід зазначити, що економічна складова має сенс при коефіцієнті трансформації не більше 3. Тому автотрансформатор значення своїх функцій виконує при вирішенні тих завдань, які передбачають регулювання близьких за величиною параметрів: 220/127/110 В або 220/500 кВ. Найбільш вигідно застосування автотрансформаторів при Кt менше одиниці, і чим менше його значення, тим більше коефіцієнт вигоди. У зв'язку з цим найбільшого поширення отримали високовольтні автотрансформатори.
Ще одна сфера, де вдало їх використання - пуск асинхронних і синхронних електродвигунів різної потужності зниженою напругою. Щадний режим старту, особливо потужних двигунів, продовжує термін служби і дозволяє економити частину електроенергії, що витрачається марно при звичайному пуску.
суть автотрансформації
Незначна відмінність коефіцієнта трансформації від одиниці означає, що кількість витків первинної і вторинної обмоток теж має не більшу різницю. Отже, можливо використовувати частину первинної обмотки в якості вторинної. Більш того, первинний (I1) і вторинний (I2) струми, що протікають по загальній частині котушки мають різне спрямування, тому підсумовуючись, дають результуючий струм (I12) дуже незначної величини. Дане явище дозволяє використовувати для намотування спільної ділянки котушки (від точки О до точки 4) провід малого перетину. І тільки на ділянці 4 -5 необхідний провідник більшого діаметра, приблизно, як на первинній обмотці звичайного трансформатора при таких же параметрах.
Якщо точку а підключити до 6, то вийде схема підвищує автотрансформатора (Кt <1). В этом случае полностью вся первичная обмотка выполняет роль вторичной, а добавка 5 – 6. будучи малотоковой, потребует намотки еще меньшего сечения. Именно поэтому уменьшение коэффициента трансформации ведет к увеличению экономии меди и электротехнической стали, используемой для магнитопроводов.