Zasada działania i urządzenie autotransformatorów: różnice w stosunku do konwencjonalnych transformatorów, zakres

Autotransformatory służą do korygowania i zmiany wskaźników napięcia w małych wartościach. Urządzenie i zasada działania tych urządzeń opiera się na połączeniu magnetycznym i galwanicznym pomiędzy obwodami, ponieważ uzwojenie niższego napięcia wchodzi do uzwojenia wyższego napięcia. W zależności od tego, który z nich się włączy, następuje niewielki spadek lub wzrost napięcia.

Urządzenie i charakterystyka techniczna

Zakres zastosowania autotransformatorów to zasilanie urządzeń AGD, przemysłowych sieci energetycznych, rozruch asynchronicznych silników elektrycznych. W dużych zakładach produkcyjnych są one niezbędne do podniesienia napięcia i jednocześnie zmniejszenia ewentualnych strat w liniach elektroenergetycznych. Ze względu na cechy konstrukcyjne sprzęt stał się poważnym konkurentem dla konwencjonalnych transformatorów. W zależności od miejsca docelowego urządzeniom przypisywana jest alfabetyczna nazwa:

• C - na potrzeby własne poszczególnych elektrowni.
• P - dla linii energetycznych z prądem stałym.
• M - dla przedsiębiorstw metalurgicznych.
• PN - do podłączenia zatapialnych pomp elektrycznych.
• B - dla platform wiertniczych i betonowych instalacji grzewczych.
• E - dla koparek z osprzętem elektrycznym.
• Do - do organizacji tymczasowego oświetlenia lub obróbki cieplnej gleby lub betonu.

W przetwornikach typu elektromagnetycznego przenoszenie energii między uzwojeniami następuje z powodu pojawienia się pola magnetycznego skoncentrowanego wewnątrz obwodu magnetycznego. Różnica między autotransformatorem a transformatorem polega również na obecności komunikacji elektrycznej. W momencie ustawienia zmniejszonego prądu w tej części uzwojenia, która jest wspólna dla obu obwodów, następuje wzrost lub spadek napięcia. Według ekspertów takie urządzenie oszczędza stal, zmniejszając jej ilość, aby stworzyć obwód magnetyczny o mniejszym przekroju.

Większość pozostałych części w projekcie jest praktycznie nie do odróżnienia od elementów transformatora. Zasada działania urządzenia jest następująca: w momencie tworzenia obciążenia prąd elektryczny porusza się wzdłuż uzwojenia, a prąd pierwotny porusza się wzdłuż przewodnika. Następuje geometryczne dodanie dwóch strumieni, w wyniku czego do uzwojenia wydawane są bardzo małe wskaźniki.

Rodzaje jednostek

W zależności od obwodu autotransformatora i innych cech konstrukcyjnych rozróżnia się kilka rodzajów sprzętu. Najpopularniejsze jest ich 8, pozostałe są mniej powszechne. Każdy z nich jest wybierany zgodnie z przyszłymi warunkami pracy:

• ATD - sprzęt o przestarzałej konstrukcji o mocy w okolicach 25 W.
• VU-25-B - umożliwia wyrównanie prądów w uzwojeniu wtórnym w przypadku zastosowania różnicowego obwodu zabezpieczającego transformatora mocy.
• LATR-1 to autotransformator laboratoryjny, który może być używany przy napięciu 127 V.
• LATR-2 - przeznaczony do sieci domowych o napięciu 220 V, reguluje napięcie za pomocą styku przesuwającego się wzdłuż zwojów uzwojenia.
• DATR-1 - przeznaczony do pracy w warunkach małego obciążenia.
• RNO - przeznaczony do sieci o zwiększonym obciążeniu.
• ATNTs - niezastąpiony sprzęt w dziedzinie telemetrii.
• RNT - sprzęt przeznaczony do najwyższych obciążeń w sieciach specjalnego przeznaczenia.

Ponadto klasyfikacja zakłada podział jednostek na grupy o małej mocy (nie więcej niż 1 kV), średniej mocy powyżej 1 kV oraz urządzeniach elektroenergetycznych. Zastosowanie autotransformatorów pozwala na zwiększenie efektywności pracy systemów energetycznych, a także obniżenie kosztów transportu energii.

Urządzenia jednofazowe i trójfazowe

Jednostki trójfazowe i jednofazowe są obecnie stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Te ostatnie reprezentowane są przez takie urządzenia jak LATR (autotransformatory laboratoryjne przeznaczone do sieci niskiego napięcia). W liniach o podwyższonym napięciu stosuje się autotransformatory obniżające napięcie, na przykład 220/100 i 220/110, w których uzwojenie wtórne jest częścią pierwotnego. W projektach podwyższających uzwojenie pierwotne jest częścią obwodu wtórnego.

Obwód autotransformatora jednofazowego obejmuje wiele zakrętówże odgałęzia się od głównej cewki. To oni decydują o zmniejszaniu się lub zwiększaniu wydajności jednostki. W projektach trójfazowych mogą występować dwa lub trzy obwody, a połączenie uzwojeń przypomina kształt gwiazdy. Przeznaczone są do obsługi grzałek w piekarnikach.

Przedstawione urządzenia z trzema uzwojeniami są elementami roboczymi sieci wysokiego napięcia. Rodzaj styku polega na połączeniu przewodu neutralnego z gwiazdą, co pozwala na obniżenie napięcia, zwiększenie sprawności linii oraz obniżenie kosztów przesyłu energii. Jedną z wad jest wzrost liczby prądów zwarciowych.

Wady działania

Pomimo tego, że autotransformator jest znacznie wydajniejszy i tańszy w eksploatacji niż transformator konwencjonalny, mogą być problemy z jego używaniem. Jedną z poważnych wad jest niemożność galwanicznej izolacji uzwojeń.

Niewielki rozproszony strumień elektryczny między uzwojeniami może spowodować zwarcie w przypadku nagłych awarii i awarii. Aby nie spowodować awarii jednostek, uzwojenia wtórne i pierwotne muszą mieć identyczne połączenia.

W prezentowanym systemie trudno utrzymać równowagę elektromagnetyczną, co można znormalizować, zwiększając korpus sprzętu. Przy dużej transformacji zasięgu nie uzyska się znacznych oszczędności energii.

Zasada działania autotransformatora i jego cechy konstrukcyjne nie pozwalają na wykonanie układu z jednostronnym uziemieniem. Podczas naprawy i usuwania awarii personel obsługujący sprzęt może być narażony na niebezpieczeństwo ze względu na możliwość występowania wyższych napięć na dolnych uzwojeniach. W takim przypadku zostanie ustanowione połączenie wszystkich elementów z częścią wysokonapięciową, a izolacja przewodów może zostać zerwana, co nie jest dozwolone przez zasady bezpieczeństwa.