autotransformátor je transformátor s jedním vinutím, který pracuje na principu Faradayova zákona elektromagnetické indukce. Většinou se používá v nízkonapěťovém rozsahu, pro průmyslové, komerční a laboratorní účely. Také známý jako variac, stmívač stat, atd. autotransformátor může být jednofázový a třífázový. Díky jedinému vinutí mají autotransformátory méně ztrát, účinnější a robustnější. Poklepáním na sekundární stranu lze získat široký rozsah napětí. V některých aplikacích jsou také připojeny k měničům pro usměrnění výstupního střídavého napětí.
co je autotransformátor?
princip autotransformátoru je stejný jako u dvou vinutých transformátorů. Pracuje na principu Faradayova zákona elektromagnetické indukce, podle kterého vždy, když dojde k relativní změně magnetického pole a vodičů, je ve vodičích indukován emf. Vezměme si dva vinutí transformátor je uvedeno níže
transformátor
když je na primární vinutí přivedeno střídavé napětí, indukuje emf v primárním vinutí kvůli střídavé povaze magnetického pole vytvořeného v důsledku střídavého napájení a statických vodičů. Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce musí existovat relativní posun mezi polem a vodiči a v tomto případě je pole střídavé a vodiče jsou konstantní. Kvůli kterému je EMF indukován v primárním vinutí transformátoru.
indukované emf v primárním vinutí vytváří střídavý tok v primárním vinutí. Tok spojuje sekundární vinutí transformátoru průchodem jádrem transformátoru. Tomu se říká vzájemná indukce. V sekundárním vinutí je indukován emf. A na základě počtu závitů na sekundárním vinutí se vypočítá velikost sekundárního indukovaného emf.
princip fungování autotransformátoru
nyní zvažte schéma zapojení autotransformátoru uvedené níže. Ve srovnání se dvěma vinutými transformátory, jak je znázorněno na obrázku 1, má autotransformátor jediné vinutí. Když je primární obvod napájen střídavým napájením, kvůli Faradayovu zákonu elektromagnetické indukce je v primární části indukován emf. Vzhledem k tomu, že magnetické pole se v přírodě střídá a vodiče jsou stacionární.
autotransformátor
indukovaný emf v primárním vytváří tok, který se nazývá jako primární tok vinutí. Tento tok spojuje sekundární vinutí a indukuje emf na sekundárním vinutí v důsledku vzájemné indukce. Proto se emf přenáší v sekundárním vinutí. Na základě počtu otáček na sekundární straně se stanoví velikost indukovaného emf.
autotransformátor pracující
emf rovnice indukovaného emf je dána jako
E=4.44 N Nf
to lze zobecnit jak pro primární vinutí emf, tak pro sekundární vinutí emf. Pokud vezmeme poměr, dostaneme jako
E1 / E2 =N1 / N2 = k
je vidět, že velikost indukovaného emf je přímo úměrná počtu otáček. Pokud je na sekundární straně větší počet otáček, nazývá se to stupňový autotransformátor. Pokud je několik otáček méně, nazývá se autotransformátor s krokem dolů. Je také pozorováno, že ve dvou vinutých transformátorech tok spojuje sekundární vinutí jádrem transformátoru. Neexistuje žádné elektrické spojení mezi primárním a sekundárním. Z tohoto důvodu se transformátor nazývá jako elektricky izolované, ale magneticky Spojené zařízení. Ale pro autotransformátor existuje elektrická izolace. Existuje pouze jedno vinutí. Z tohoto důvodu se autotransformátor nazývá jako elektricky a magneticky Spojené zařízení.
povaha emf indukovaná, jak je znázorněno výše, je staticky indukovaná emf. Pokud je zdroj střídavý a vodiče jsou konstantní, v tomto případě je EMF indukovaná přírodou staticky indukovaná emf. Pokud se vodiče otáčejí a magnetické pole je konstantní, v tomto případě je EMF indukováno dynamicky indukováno emf. V transformátoru a autotransformátoru je indukovaný emf staticky indukovaný emf. V případě stejnosměrných generátorů je indukovaným emf dynamicky indukovaný emf. Pro staticky indukované emf je směr proudů dán Lenzovým zákonem. V případě dynamicky emf je to dáno Flemingovým pravidlem pravé ruky. Proto v autotransformátoru je směr indukovaného emf dán Lenzovým zákonem.
také ve dvou vinutých transformátorech je energie z primárního na sekundární indukována indukcí, ale zatímco v autotransformátoru je energie přenášena indukcí i vedením. Je třeba poznamenat, že pro indukci emf na primární straně, podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce, musí existovat relativní změna mezi magnetickým polem a sadou vodičů. Z tohoto důvodu získáváme střídavé napětí na primární straně, které se střídá v přírodě. Pokud dáme DC, pak autotransformátor nebo dva vinuté transformátory nebudou fungovat kvůli konstantní povaze dodávky. Proto říkáme, že transformátor nepracuje V DC. Ve skutečnosti kvůli nízkému odporu primárního vinutí, když je dáno stejnosměrné napájení, v důsledku velkých proudů vinutí spálí.
vlastnosti autotransformátoru
vlastnosti jsou
- Auto transformátor je elektricky a magneticky vázané zařízení
- v autotransformátoru je výkon konstantní
- v autotransformátoru je celkový tok konstantní
- v autotransformátoru je frekvence konstantní
- napětí a proud se liší v závislosti na počet otáček.
- autotransformátor se také nazývá zařízení pro fázové řazení
- ztráty jsou menší v autotransformátoru ve srovnání se dvěma vinutými transformátory v důsledku jediného vinutí
- účinnost autotransformátoru je větší ve srovnání se dvěma vinutými transformátory
- jak ztráty železa, tak mědi jsou menší autotransformátorem.
konstrukce automatického transformátoru
transformátor se v podstatě skládá ze dvou částí
- vodiče
- jádro
vodiče v autotransformátoru jsou tvořeny mědí. Mají nízký odpor. Měděné vodiče jsou navzájem izolovány. Materiál použitý pro izolaci je impregnovaný papír, slída atd. Izolace také pomáhá snižovat ztráty vířivých proudů. Vinutí je navinuto kolem jádra. U transformátoru s jedním vinutím je požadavek mědi menší ve srovnání se dvěma vinutými transformátory.
auto-transformátor-konstrukce
pro přenos toku z primárního na sekundární se používá jádro. Jádro je tvořeno magnetickým materiálem, jako je křemíková ocel, Crgo ocel atd. Ocel CRGO je nejúčinnějším materiálem pro jádro, protože má nejmenší hysterezní ztráty. Jádrem role je přenos toku z jedné části vinutí do jiných částí.
dalšími důležitými částmi, jak je znázorněno na obrázku 3, jsou ložiska, kartáče, svorkovnice atd. Uvedené části se používají pro stmívače, které se v zásadě používají pro laboratorní účely.
výhody a nevýhody autotransformátoru
výhody jsou
- ztráty v autotransformátoru jsou menší
- účinnost autotransformátoru je větší
- požadavek na měď je menší
- požadavek na jádro je menší
nevýhody jsou
- autotransformátory nelze použít pro vysoké napětí. Protože jakákoli diskontinuita v primárním vinutí by vedla k úplnému primárnímu napětí na sekundární straně, proto jej nelze použít pro vysoké napětí
- požadavek na izolaci je větší. Protože autotransformátor je elektricky i magneticky spojen, požadavek izolace je více.
- z důvodu běžného vinutí je neutrální spojení obtížné.
aplikace Autotransformátorů
níže jsou uvedeny aplikace autotransformátorů.
- autotransformátory se používají pro spouštění asynchronních motorů
- automatické transformátory se používají pro regulaci napětí
- autotransformátory se používají pro laboratorní účely.
- autotransformátory se používají v mnoha průmyslových aplikacích, jako jsou papírny, továrny atd.
Časté dotazy
1). Pracuje Automatický transformátor V DC
ne, autotransformátor nemůže pracovat V DC
2). Má autotransformátor dvě vinutí?
ne, autotransformátor má pouze jediné vinutí
3). Je autotransformátor elektricky izolované zařízení?
ne, autotransformátor je elektricky a magneticky vázané zařízení.
4). Je účinnost autotransformátoru více než dva vinuté transformátory?
účinnost autotransformátoru je více než dva vinutí transformátoru
5). Používáme autotransformátory pro vysokonapěťové aplikace?
ne, autotransformátory se používají pro nízkonapěťové aplikace (420 V). Kromě toho jsou při navrhování přijata zvláštní opatření.
proto se jedná o přehled autotransformátorů, jako je práce, konstrukce, výhody a nevýhody. Většinou se používají pro spouštění asynchronních motorů a laboratorní účely, autotransformátory mají účinnost až 98%. Jsou robustní pro aplikaci, menší údržbu a delší životnost. Zde je otázka, proč nejsou autotransformátory vhodné pro vysokonapěťové aplikace?