Az autotranszformátor olyan elektromos transzformátor, amely csak egyetlen, folyamatos, nem szigetelt tekercsből áll, a tekercselés különböző pontjain átmenő csapokkal. A hálózati váltakozó áramú csapok közötti tekercselési szakasz a hálózati váltakozó áramú tápellátással van ellátva, míg a fennmaradó csapokkal a kívánt kimeneti feszültségeket lehet elérni, tekercselési arányaiknak megfelelően.
Ezek a kimeneti feszültségek a bemeneti tápfeszültségnél magasabb és alacsonyabbak, mint a bemeneti hálózati váltakozó tartományok, a tekercselés fordulatszámától függően a megfelelő csapok között.
Az 'auto' szó a görög 'self' kifejezésből származik, amely egy magányos tekercs működésére vonatkozik az egész transzformátoron, semmiféle automatikus mechanizmus nélkül.
Egy autotranszformátorban egyetlen folyamatos tekercs megcsapolt szakaszai működnek a transzformátor primer tekercseként és szekunder tekercseként egyaránt.
Különbség az automatikus transzformátor és a lépcsős transzformátor között
Jellemzően bármely szokásos lecsökkentő transzformátorban két teljesen különálló tekercset találunk primer tekercs és szekunder tekercs formájában, amelyek elektromosan el vannak szigetelve, de mágnesesen vannak összekapcsolva az alábbiak szerint.
Itt a primer és a szekunder tekercselés aránya határozza meg a feszültség és az áramátadás mértékét a két tekercs között mágneses indukció révén.
Ez azt jelenti, ha feltételezzük, hogy a primernek tízszer több fordulata van, mint a szekundernek, akkor a primeren táplált 220 V váltakozó feszültség 10-szeres lépcsőn alacsonyabb feszültséget okoz a szekunderben, ami egyenlő 220 V / 10 = 22 V-val.
Hasonlóképpen, ha 22 V váltakozó áramot alkalmaznak a szekunderre, akkor a primer oldalon egy fokozott 220 V keletkezik.
Ezzel ellentétben egy automatikus transzformátorban egyetlen folyamatos tekercs van különféle feszültségcsapokra osztva, amelyek meghatározzák a teljes feszültség különböző feszültségszintjeit, az alábbiak szerint.
Mindezek a csapok nincsenek elektromosan elkülönítve, de mágnesesen feszültség alatt lehetnek, mint a szokásos transzformátorunk, lehetővé téve a feszültség és az áram arányos megosztását a szelvények között, attól függően, hogy mekkora a tekercselés.
Autotranszformátor készítése
Autotranszformátort ugyanazokkal a számításokkal lehet megépíteni, mint egy normál visszalépő transzformátor esetében, kivéve a másodlagos oldalt.
Valójában egy autotranszformátor gyártása sokkal könnyebb, mint a szokásos transzformátor, mivel itt kiküszöbölhetjük a szekunder oldalsó tekercselést, és egyetlen primer 300 V vagy 400 V folyamatos tekercset használhatunk.
Tehát alapvetően kövesse a következő cikkben ismertetett összes lépést, csak hagyja ki a másodlagos oldalszámításokat, és csak az elsődleges 220 V-os oldalszámításokat hajtsa végre.
Használjon 400 V-ot az elsődleges feszültséghez, és 1 ampert az áramhoz. A feltekercselés után a tekercselés különböző időközönként csapokat rögzíthet a kívánt fokozott vagy csökkentett feszültség megszerzéséhez.
Az automatikus transzformátor előnye és hátránya
Egy autotranszformátor tekercsben általában legalább 3 csap van, amelyek kimenetként villamosan végződnek.
Annak a ténynek a következtében, hogy egyetlen tekercs működik mind primer, mind másodlagos módon, az autotranszformátoroknak nagyobb az előnye, hogy kisebb méretűek, könnyebbek és megfizethetőbbek, mint a hagyományos kettős tekercselésű hagyományos leszálló transzformátorok.
Az auto-villamosformátor hátránya azonban abból adódik, hogy egyik tekercses kimenete sincs elektromosan elválasztva a váltakozó áramú hálózattól, és halálos sokkot okozhat, ha bekapcsolt állapotban megérinti.
Az autotranszformátorok további előnyei között szerepel a csökkentett szivárgási reaktancia, a csökkent veszteségek, az alacsonyabb gerjesztőáram és a megnövelt VA besorolás minden meglévő dimenzióhoz és tömeghez.
Alkalmazás
Jó példa egy automatikus transzformátor alkalmazásra a turista feszültségátalakítója, amely lehetővé teszi az utazó számára, hogy 230 V-os készülékeket csatlakoztasson 120 voltos tápforrásokra, vagy éppen ellenkezőleg.
Egy több kimeneti csappal rendelkező autotranszformátor használható a kiterjesztett elosztó áramkör végén lévő feszültség beállítására, hogy ellensúlyozza a többlet feszültségesést. Ugyanez a helyzet automatikusan szabályozható egy elektronikus kapcsoló áramkörön keresztül.
Ezt általában AVR-en vagy automatikus feszültségszabályozón keresztül valósítják meg, amelyek automatikusan kapcsolják az autotranszformátor különböző csapjait relék vagy triakok segítségével, hogy a kimenetet kompenzálják a hálózati feszültség változásaira reagálva.
Hogyan működik
Amint azt fentebb tárgyaltuk, egy autotranszformátor csak egy tekercset tartalmaz 2 végsõ kivezetéssel.
Lehet, hogy egy vagy több sorkapocs van érintési pontként a fokozott fel / le feszültség eléréséhez a csapok között. Egy automatikus transzformátorban azt találjuk, hogy a tekercsek elsődleges (bemeneti) és szekunder (kimeneti) szakaszának közös fordulata van.
A tekercselésnek ezt a két elsődleges és másodlagos részét általában „Közös szakasznak” nevezik.
Mivel a tekercselésnek ez a „közös szakasza” vagy az a szakasz, amely nem osztozik az elsődleges és a másodlagos szakaszon, általában a „sorozatszakasz” néven ismert.
Az elsődleges (bemeneti) tápfeszültség két megfelelő kapcson van összekötve, amelyek névleges értéke vagy specifikációja megegyezik a bemeneti tápfeszültség tartományával.
A szekunder (kimeneti) feszültséget egy kapocs vagy érintkező párja adja, ezek közül egy adott sorkapocs általában közös mind a bemeneti, mind a kimeneti feszültség kapcsán.
Egy autotranszformátorban, mivel a teljes egyetlen tekercs egyenletes a specifikációival, annak fordulat / volt az összes csappontban is megegyezik. Ez azt jelenti, hogy az egyes csapszakaszokon kiváltott feszültség arányos lesz a fordulatszámával.
A tekercsen és a magon keresztüli mágneses indukció miatt a feszültség és az áram arányosan összeadódik vagy kivonásra kerül a tekercsben, a számfordulatoktól függően.
Például az alsó érintkezési pontok csökkent feszültséget és megnövekedett áramot mutatnak a közös földvonallal összehasonlítva, míg a felső csapok magasabb feszültséget és alacsonyabb áramot mutatnak a közös földvezetékhez viszonyítva.
A sorozatszakasz legfelső csapja a bemeneti tápfeszültségnél magasabb feszültséget mutat.
A bemeneti és a kimeneti teljesítményátvitel azonban megegyezik. Ez azt jelenti, hogy a feszültség és az áram szorzata vagy a V x I értéke mindig egyenlő lesz a bemeneti és a kimeneti szakaszon.
Hogyan számítsuk ki a feszültséget és az fordulatot
Mivel a feszültség, az áram és a fordulatok száma arányos jellegű, az amper, a feszültség és a fordulatok számításának képletét az alábbiakban megadott egyszerű univerzális képlet szabályozza:
N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2
Nézzük meg a következő példát. Elengedhetetlen, hogy legalább két paraméter legyen a kézben, hogy meghatározzuk a fennmaradó paramétereket az autotramsformer kiszámítása közben.
Itt megvan a fordulatszám és a feszültség az autotranszformátor elsődleges vagy bemeneti oldalán, de a kimeneti vagy a terhelési oldalon nem ismerjük a paramétereket.
Tegyük fel, hogy azt akarjuk, hogy a kimeneti oldalon található N7 érintkező 300 V AC-ot hozzon létre a 220 V AC bemeneten keresztül. Ezért a következő egyszerű módon számolhatunk:
N1 / N7 = V1 / V7
500 / N7 = 220/300
N7 = 500 x 300/220 = 681 fordulat.
Ez azt jelenti, hogy ha az N7 tekercs 681 fordulattal rendelkezik, akkor a szükséges 300 V-ot hozza létre, amikor 220 V AC bemenetet alkalmaznak.
Hasonlóképpen, ha azt akarjuk, hogy az N2 tekercs feszültséget állítson elő, mondjuk 24 V-ot, akkor a menetelés ezen szakaszának fordulatszámát ugyanezen képlet segítségével lehet kiszámítani:
N1 / N2 = V1 / V2
500 / N2 = 220/24
24 x 500 = 220 x N2
N2 = 500 x 24/220 = 55 fordulat
Az aktuális minősítés kiszámítása
Az autotranszformátor kimeneti oldalának aktuális névleges értékének kiszámításához ugyanúgy tudnunk kell a 220 V-os oldalsó tekercs aktuális névleges értékét. Tegyük fel, hogy ez 2 amper, akkor az N7 tekercsen lévő áram a következő alapteljesítmény képlettel számítható ki:
V1 x I1 = V7 x I7
220 x 2 = 300 x I7
I7 = 220 x 2/300 = 440/300 = 1,46 amper.
Ez azt mutatja, hogy egy automatikus transzformátorban vagy bármilyen típusú transzformátorban a kimenő teljesítmény ideális esetben szinte megegyezik a bemeneti teljesítményrel.
Hogyan lehet átalakítani a szokásos transzformátort transzformátorra
Amint azt a cikk előző paragrafusai tárgyalják, egy szabályos transzformátor két külön tekercset tartalmaz, amelyek elektromosan vannak elválasztva, és alkotják a megfelelő elsődleges és szekunder oldalt.
Mivel a két tekercselő oldal elektromosan el van választva, lehetetlenné válik a személyre szabott, fokozott és lecsökkentett hálózati feszültségek előállítása ezekből a transzformátorokból, ellentétben egy autotranszformátorral.
Az egység kis módosításával azonban egy szabályos transzformátort meglehetősen nagy mértékben átalakíthatunk autotranszformátorrá. Ehhez egyszerűen össze kell kapcsolnunk az elsődleges oldalsó vezetékeket a szekunder oldalsó vezetékekkel s formátumban, az alábbi ábra szerint:
Itt egy közönséges, 25-0-25 V / 220 V-os transzformátort alakítunk át praktikus kis autotranszformátorrá, egyszerűen a megfelelő szekunder / primer vezetékek összekapcsolásával.
Miután a vezetékek a bemutatott módon csatlakoztak, a módosított autotranszformátor lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a megfelelő kimeneti vezetékekből egy fokozottabb 220 + 25 = 245 AC V feszültséget szerezzen, vagy egy 220 - 25 = 195 AC V kimenetet.
Előző: D osztályú szinuszhullámú inverter áramkör Következő: Variac áramkör a nagy DC tolatómotorok vezérléséhez
