Autotransformers — perangkat, prinsip, kelebihan dan kekurangan

Tujuan, perangkat, dan prinsip pengoperasian autotransformer

Dalam beberapa kasus, perlu memvariasikan voltase pada rentang kecil. Cara termudah untuk melakukan ini bukan transformator belitan gandadan gulungan tunggal disebut autotransformers. Jika faktor transformasi sedikit berbeda dari satu, maka perbedaan antara besarnya arus pada belitan primer dan sekunder akan kecil. Apa yang terjadi jika Anda menggabungkan dua kumparan? Anda akan mendapatkan diagram autotransformer (Gbr. 1).

Autotransformer diklasifikasikan sebagai transformator tujuan khusus. Autotransformer berbeda dari transformator karena belitan tegangan rendahnya adalah bagian dari belitan tegangan tinggi, yaitu, sirkuit belitan ini tidak hanya memiliki magnet, tetapi juga sambungan galvanik.

Bergantung pada dimasukkannya belitan transformator otomatis, peningkatan atau penurunan tegangan dapat terjadi.

Beras.1 Skema autotransformer satu fasa: a-step-down, b-step-up.

Jika Anda menghubungkan sumber tegangan bolak-balik ke titik A dan X, maka fluks magnet bolak-balik akan muncul di inti. EMF dengan besaran yang sama akan diinduksi pada setiap lilitan kumparan. Jelas, antara titik a dan X akan ada EMF yang sama dengan EMF satu putaran dikali jumlah putaran tertutup antara titik a dan X.

Jika Anda memasang ke kumparan pada titik a dan X beban apa pun, maka arus sekunder I2 akan melewati bagian kumparan dan berada di antara titik a dan X. Tetapi karena arus primer melewati belokan yang sama I1, maka dua arus akan bertambah secara geometris dan sejumlah kecil arus akan mengalir di sepanjang bagian aX, ditentukan oleh perbedaan antara arus-arus ini. Hal ini memungkinkan sebagian belitan dipotong dari kawat pengukur kecil untuk menghemat tembaga. Jika kami menganggap bahwa bagian ini merupakan mayoritas dari semua belokan, maka ekonomi tembaga sangat terlihat.

Oleh karena itu, disarankan untuk menggunakan autotransformer untuk sedikit menurunkan atau menambah tegangan, ketika arus yang dikurangi diatur di bagian belitan, yang umum untuk kedua rangkaian autotransformer, yang memungkinkan dilakukan dengan kabel yang lebih tipis dan menghemat non-besi. logam. Pada saat yang sama, konsumsi baja untuk produksi sirkuit magnetik berkurang, yang penampangnya lebih kecil daripada trafo.

Dalam konverter energi elektromagnetik - transformator - transfer energi dari satu kumparan ke kumparan lainnya dilakukan oleh medan magnet, yang energinya terkonsentrasi di sirkuit magnetik.Dalam autotransformer, energi ditransmisikan baik melalui medan magnet maupun melalui sambungan listrik antara belitan primer dan sekunder.

Transformator dan autotransformator

Autotransformer berhasil bersaing dengan transformator dua belitan ketika rasio transformasinya sedikit berbeda dari satu dan lebih dari 1,5 — 2. Ketika rasio transformasi di atas 3, autotransformer tidak dibenarkan.

Secara struktural, autotransformer secara praktis tidak berbeda dengan transformer. Ada dua kumparan pada inti sirkuit magnetik. Lead diambil dari dua belitan dan satu titik umum.Sebagian besar bagian autotransformer secara struktural tidak dapat dibedakan dari bagian transformator.

Autotransformator laboratorium (LATR)

Autotransformer juga digunakan dalam jaringan bertegangan rendah sebagai regulator tegangan laboratorium (LATR) berdaya rendah. Dalam autotransformer seperti itu, pengaturan tegangan dilakukan dengan menggerakkan kontak geser di sepanjang belitan belitan.

Autotransformer fase tunggal yang dikendalikan laboratorium terdiri dari sirkuit magnetik feromagnetik annular yang dibungkus dengan satu lapisan kawat tembaga berinsulasi (Gbr. 2).

Beberapa ketukan konstan dibuat dari belitan ini, yang memungkinkan perangkat ini digunakan sebagai autotransformer step-down atau step-up dengan rasio transformasi konstan tertentu. Selain itu, pada permukaan koil, dibersihkan dari insulasi, terdapat jalur sempit di mana kontak sikat atau rol bergerak untuk mendapatkan tegangan sekunder yang dapat disesuaikan secara terus menerus mulai dari nol hingga 250 V.

Ketika belokan yang berdekatan ditutup di LATR, tidak ada penutupan belokan yang terjadi karena arus saluran dan beban pada belitan gabungan dari autotransformator saling berdekatan dan berlawanan arah.

Autotransformer laboratorium diproduksi dengan daya nominal 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Skema autotransformator fase tunggal yang dikendalikan laboratorium

Autotransformator laboratorium (LATR)

Autotransformer tiga fase

Bersamaan dengan autotransformator dua fasa satu fasa, autotransformer tiga fasa dua fasa dan tiga fasa tiga belitan sering digunakan.

Dalam autotransformer tiga fase, fase biasanya dihubungkan dalam bintang dengan titik netral runcing (Gbr. 3). Jika tegangan perlu dikurangi, energi listrik disuplai ke terminal A, B, C dan ditarik dari terminal a, b, s, dan dengan peningkatan tegangan - sebaliknya. Mereka digunakan sebagai perangkat pengurang tegangan saat memulai motor yang kuat, serta untuk pengaturan tegangan terminal secara bertahap. elemen pemanas oven listrik.

Beras. 3. Skema autotransformator tiga fase dengan sambungan bintang dari fase belitan dengan titik netral dihilangkan

Trafo tegangan tinggi tiga fase dengan tiga belitan juga digunakan dalam jaringan listrik tegangan tinggi.

Autotransformer tiga fase, sebagai aturan, di sisi tegangan yang lebih tinggi dihubungkan ke bintang dengan kabel netral. Sambungan bintang memberikan penurunan tegangan yang dirancang untuk insulasi autotransformer.

Penggunaan autotransformer meningkatkan efisiensi sistem energi, mengurangi biaya transmisi energi, tetapi menyebabkan peningkatan arus hubung singkat.

Kerugian dari autotransformer

Kerugian dari autotransformator adalah kebutuhan untuk mengisolasi dua belitan untuk tegangan yang lebih tinggi, karena belitan terhubung secara elektrik.

Kerugian signifikan dari autotransformer adalah koneksi galvanik antara sirkuit primer dan sekunder, yang tidak memungkinkannya untuk digunakan sebagai pengumpan dalam jaringan 6-10 kV ketika tegangan turun menjadi 0,38 kV, karena 380 V disuplai ke peralatan di mana orang bekerja.

Jika terjadi kerusakan karena adanya sambungan listrik antara belitan di autotransformer, tegangan yang lebih tinggi dapat diterapkan ke belitan yang lebih rendah. Dalam hal ini, semua bagian dari instalasi operasional akan dihubungkan ke bagian tegangan tinggi, yang tidak diperbolehkan karena keselamatan pemeliharaan dan kemungkinan putusnya isolasi bagian konduktif dari peralatan listrik yang terhubung.

Autotransformer tegangan tinggi