Kaip veikia autotransformatorius - kaip pagaminti

Autotransformatorius yra elektrinis transformatorius, kurį sudaro tik viena ištisinė, neizoliuota apvija, su gnybtais, esančiais įvairiuose apvijos taškuose. Apvijos dalis tarp čiaupų, atitinkančių tinklo kintamąją srovę, yra naudojama kartu su kintamosios srovės maitinimo šaltiniu, o likusieji čiaupai naudojami norint gauti norimą išėjimo įtampą, atsižvelgiant į jų vyniojimo santykį.

Šios išėjimo įtampos gali svyruoti nuo aukštesnių nei įvesties maitinimo šaltinių ir mažesnių nei įvesties tinklo kintamosios srovės, atsižvelgiant į apvijos posūkio santykį atitinkamuose čiaupo taškuose.

Žodis „auto“ yra įkvėptas iš graikiško termino „aš“, kuris susijęs su pavienės apvijos ritės veikimu visame transformatoriuje, neįtraukiant jokio automatinio mechanizmo.

Autotransformatoriuje vienos ištisinės apvijos bakstelėtos dalys veikia kaip pirminė ir antrinė transformatoriaus apvija.

Skirtumas tarp automatinio transformatoriaus ir pakopinio transformatoriaus

Paprastai bet kuriame standartiniame žemesniame transformatoriuje randame dvi visiškai atskiras vyniojimo rites pirminės ir antrinės apvijos pavidalu, kurios yra elektra izoliuotos, bet magnetiškai sujungtos viena su kita, kaip parodyta žemiau.

Čia apvijos santykis per pirminę ir antrinę lemia įtampos ir srovės perdavimo tarp dviejų apvijų magnetinės indukcijos dydį.

Reiškia, jei manoma, kad pirminis turi 10 kartų daugiau apsisukimų nei antrinis, tai 220 V įtampa, maitinama pirminėje, sukels 10 kartų sumažintą žemesnę įtampą visoje antrinėje, lygią 220 V / 10 = 22 V.

Panašiai, jei ant antrinės įtampos bus įjungta 22 V įtampa, pirminėje pusėje atsiras padidintas 220 V įtampos.

Priešingai nei tai, automatiniame transformatoriuje yra viena ištisinė apvija, padalyta į įvairius įtampos griovelius, kurie nustato skirtingus įtampos lygius visoje apvijoje, kaip parodyta žemiau.

Visi šie atvamzdžiai nėra elektriškai izoliuoti, tačiau juos galima įjungti magnetiškai, kaip ir mūsų standartinį transformatorių, leidžiantį proporcingai paskirstyti įtampą ir srovę visose sekcijose, atsižvelgiant į apvijos santykį tarp sriegių.

Kaip padaryti automatinį transformatorių

Autotransformatorius gali būti pastatytas naudojant tuos pačius skaičiavimus, kaip ir įprastu žemyn transformatoriumi, išskyrus antrinę pusę.

Tiesą sakant, autotransformatorių yra daug lengviau nei standartinį transformatorių, nes čia mes galime pašalinti antrinę šoninę apviją ir naudoti vieną pirminę 300 V arba 400 V nuolatinę apviją.

Taigi iš esmės atlikite visus tolesniame straipsnyje paaiškintus veiksmus, tiesiog praleiskite antrinės pusės skaičiavimus ir vykdykite tik pirminius 220 V pusės skaičiavimus.

Apvijos detalės

Pagrindiniams voltams naudokite 400 V, o srovei - 1 amp. Užvynioję, galite pritvirtinti čiaupus įvairiais apvijos intervalais, kad gautumėte norimą padidintą ar sumažintą įtampą.

Automatinio transformatoriaus pranašumas ir trūkumas

Autotransformatoriaus apvijoje mes paprastai turime mažiausiai 3 čiaupus, kurie yra elektra nutraukti kaip išėjimai.

Atsižvelgiant į tai, kad viena apvija veikia ir kaip pirminė, ir kaip antrinė, autotransformatoriai turi didesnį pranašumą, nes yra mažesnio dydžio, lengvesnio svorio ir labiau prieinami nei įprasti dvigubos apvijos įprasti žemyn transformatoriai.

Tačiau automatinio tramvajaus modifikatoriaus trūkumas kyla dėl to, kad nė vienas iš jo apvijų išėjimų nėra elektriškai izoliuotas nuo kintamosios srovės tinklo, ir palietus jį įjungus, jis gali sukelti mirtiną šoką.

Tarp kitų autotransformatorių pranašumų yra sumažėjęs nuotėkio reaktyvumas, sumažinti nuostoliai, mažesnė sužadinimo srovė ir patobulintas VA įvertinimas bet kokiems esamiems matmenims ir masėms.

Taikymas

Geras automatinio transformatoriaus taikymo pavyzdys yra turistų įtampos keitiklis, leidžiantis keliautojui prijungti 230 V prietaisus prie 120 voltų maitinimo šaltinių arba priešingai.

Autotransformatorius, turintis kelis išėjimo čiaupus, galėtų būti naudojamas įtampai pritaikyti išplėstinės paskirstymo grandinės gale, kad būtų išvengta perteklinio įtampos kritimo. Tą pačią situaciją būtų galima automatiškai valdyti per elektroninę perjungimo grandinę.

Tai paprastai įgyvendinama per AVR arba automatinį įtampos reguliatorių, kuris automatiškai perjungia įvairius autotransformatoriaus kranus per reles ar triacinius, kad kompensuotų išvestį, atsižvelgiant į linijos įtampos pokyčius.

Kaip tai veikia

Kaip aptarta aukščiau, autotransformatorius apima tik vieną apviją su 2 galiniais gnybtais.

Tarp jutimo taškų gali būti vienas ar daugiau gnybtų, kad padidintumėte / sumažintumėte įtampą per čiaupo taškus. Automatiniame transformatoriuje randame, kad pirminės (įvesties) ir antrinės (išvesties) ritinių sekcijos turi savo posūkius.

Ši dviejų pirminių ir antrinių apvijų dalis paprastai vadinama „bendruoju skyriumi“.

Kadangi apvijos dalis, besitęsianti nuo šios „bendros sekcijos“ arba tos sekcijos, kuri nėra dalijama pagrindine ir antrine dalimis, paprastai vadinama „serijos sekcija“.

Pirminė (įvesties) maitinimo įtampa yra sujungta per du atitinkamus gnybtus, kurių nominalas ar specifikacija atitinka įėjimo tiekimo diapazoną.

Antrinė (išėjimo) įtampa gaunama iš poros gnybtų ar čiaupų, vienas konkretus gnybtas tarp jų paprastai yra bendras tiek įėjimo, tiek išėjimo įtampos gnybtui.

Autotransformatoriuje, kadangi visa viena apvija yra tolygi jo specifikacijoms, jos voltai už apsisukimą taip pat yra vienodas visuose čiaupo taškuose. Tai reiškia, kad kiekvienoje čiaupo sekcijoje sukelta įtampa bus proporcinga jo apsisukimų skaičiui.

Dėl magnetinės indukcijos per apviją ir šerdį įtampa ir srovė bus proporcingai pridedami arba atimami per apviją, atsižvelgiant į apsisukimų skaičių.

Pavyzdžiui, apatiniuose čiaupo taškuose bus rodoma sumažėjusi įtampa ir padidėjusi srovė, atsižvelgiant į bendrą įžeminimo liniją, o viršutiniuose čiaupo taškuose bus rodoma didesnė įtampa ir mažesnė srovė bendros žemės linijos atžvilgiu.

Viršutiniame serijos sekcijos čiaupe bus rodoma aukštesnė įtampa nei įėjimo maitinimo įtampa.

Tačiau įvesties ir išėjimo galios perdavimas bus tas pats. Reiškia, įtampos ir srovės sandauga arba V x I visada bus lygi įėjimo ir išėjimo sekcijoms.

Kaip apskaičiuoti įtampą ir posūkius

Kadangi įtampos, srovės ir posūkių skaičiaus parametrai yra proporcingi, ampero, įtampos ir posūkių skaičiavimo formulę reglamentuoja paprasta žemiau pateikta universali formulė:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Pažiūrėkime į šį pavyzdį. Norint nustatyti likusius parametrus skaičiuojant autotramsformerį, būtina turėti bent du parametrus.

Čia mes turime autotransformatoriaus pirminės arba įėjimo pusės posūkių skaičių ir įtampą, tačiau mes nežinome parametrų išėjimo ar apkrovos pusėje.

Tarkime, kad mes norime, kad išvesties pusėje esantis N7 bakstelėjimas sukurtų 300 V kintamą srovę per 220 V įėjimo kintamąją srovę. Todėl galime apskaičiuoti tokiu paprastu būdu:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 posūkis.

Tai reiškia, kad jei N7 apvija turi 681 apsisukimą, ji pagamins reikiamą 300 V, kai bus naudojama 220 V kintamosios srovės įvestis.

Panašiai, jei mes norime, kad apvija N2 generuotų įtampą, tarkime, 24 V, tada posūkių skaičių, kurį šiame bakstelėjimo skyriuje galima apskaičiuoti naudojant tą pačią formulę:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 posūkiai

Kaip apskaičiuoti dabartinį reitingą

Norėdami apskaičiuoti autotransformatoriaus išėjimo pusės dabartinę vertę, taip pat turime žinoti dabartinę 220 V šoninės apvijos vertę. Tarkime, kad tai yra 2 amperai, tada srovę per N7 apviją galima apskaičiuoti naudojant šią pagrindinę galios formulę:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

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

Tai rodo, kad automatiniame transformatoriuje ar bet kokio tipo transformatoriuose išėjimo galia yra ideali, beveik lygi įėjimo galiai.

Kaip konvertuoti įprastą transformatorių į automatinį transformatorių

Kaip buvo aptarta ankstesnėse šio straipsnio pastraipose, įprastame transformatoriuje yra dvi atskiros apvijos, kurios yra elektriškai izoliuotos, sudarant atitinkamą pirminę ir antrinę puses.

Kadangi abi apvijos pusės yra elektriškai izoliuotos, iš šių transformatorių, skirtingai nei autotransformatoriui, iš šių transformatorių tampa neįmanoma sukurti individualizuotos kintamosios ir kintamosios srovės įtampos.

Tačiau atlikus nedidelę modifikaciją įrenginyje, reguliarųjį transformatorių galima iš esmės paversti autotransformatoriumi. Tam mums tiesiog reikia sujungti pirminius šoninius laidus su antriniais šoniniais laidais s formatu, kaip parodyta šioje diagramoje:

Čia randame įprastą 25-0-25 V / 220 V pakopinį transformatorių, kuris paverčiamas patogiu mažu autotransformatoriumi, tiesiog sujungiant atitinkamus antrinius / pirminius laidus.

Kai laidai sujungiami, kaip parodyta, modifikuotas autotransformatorius leidžia vartotojui įsigyti pakeltą 220 + 25 = 245 AC V įtampos tinklą arba 220 - 25 = 195 AC V išėjimų iš atitinkamų išvesties laidų.