Autotransformers — laite, periaatteet, edut ja haitat

Automuuntajien tarkoitus, laite ja toimintaperiaate

Joissakin tapauksissa on tarpeen muuttaa jännitettä pienellä alueella. Helpoin tapa tehdä tämä ei ole kaksoiskäämitysmuuntajatja yksittäiset käämit, joita kutsutaan automuuntajiksi. Jos muunnostekijä eroaa hieman yksiköstä, ensiö- ja toisiokäämien virtojen suuruuden välinen ero on pieni. Mitä tapahtuu, jos yhdistät kaksi kelaa? Saat kaavion automaattimuuntajasta (kuva 1).

Automuuntajat luokitellaan erikoismuuntajiksi. Automuuntajat eroavat muuntajista siinä, että niiden pienjännitekäämitys on osa korkeajännitekäämitystä, eli näiden käämien piireissä ei ole vain magneettinen, vaan myös galvaaninen yhteys.

Automuuntajan käämien sisällyttämisestä riippuen jännitteen nousu tai lasku voi tapahtua.

Riisi.1 Yksivaiheisten automuuntajien kaaviot: a-askel alas, b-askel ylös.

Jos liität vaihtojännitelähteen pisteisiin A ja X, ytimeen ilmestyy vaihtuva magneettivuo. Samansuuruinen EMF indusoituu jokaisessa kelan kierrossa. On selvää, että pisteiden a ja X välissä on EMF, joka on yhtä suuri kuin yksi kierros kertaa pisteiden a ja X välissä olevien kierrosten lukumäärä.

Jos kiinnität kelaan pisteisiin a ja X minkä tahansa kuorman, niin toisiovirta I2 kulkee osan käämistä ja on pisteiden a ja X välissä. Mutta koska ensiövirta kulkee samojen kierrosten I1 kautta, niin kaksi virtaa lisätään geometrisesti ja hyvin pieni määrä virtaa kulkee pitkin osaa aX, määräytyy näiden virtojen eron perusteella. Tämä mahdollistaa käämin osan leikkaamisen pienestä langasta kuparin säästämiseksi. Jos ajatellaan, että tämä osio muodostaa suurimman osan kaikista käännöksistä, kuparitalous on hyvin havaittavissa.

Siksi on suositeltavaa käyttää automaattimuuntajia jännitteen pienentämiseen tai lisäämiseen, kun käämiosaan on asetettu alennettu virta, joka on yhteinen automuuntajan molemmille piireille, mikä mahdollistaa ohuemman johdon ja ei-rautametallien säästämisen. metallit. Samalla teräksen kulutus pienenee magneettipiirin valmistukseen, jonka poikkileikkaus on pienempi kuin muuntajan.

Sähkömagneettisissa energiamuuntimissa - muuntajissa - energian siirto käämistä toiseen tapahtuu magneettikentällä, jonka energia on keskittynyt magneettipiiriin.Automuuntajissa energiaa siirretään sekä magneettikentän kautta että ensiö- ja toisiokäämien välisen sähköisen yhteyden kautta.

Muuntaja ja automuuntaja

Automuuntajat kilpailevat menestyksekkäästi kaksikäämiisten muuntajien kanssa, kun niiden muunnossuhde poikkeaa hieman yksiköstä ja on suurempi kuin 1,5 - 2. Kun muunnossuhde on yli 3, automuuntajat eivät ole perusteltuja.

Rakenteellisesti automuuntajat eivät käytännössä eroa muuntajista. Magneettipiirin ytimissä on kaksi kelaa. Johdot on otettu kahdesta käämityksestä ja yhteisestä pisteestä Useimmat automuuntajan osat eivät rakenteellisesti eroa muuntajan osista.

Laboratorioautomuuntajat (LATR)

Automuuntajia käytetään myös pienjänniteverkoissa pienitehoisina laboratoriojännitesäätiminä (LATR). Tällaisissa automuuntajissa jännitteen säätö suoritetaan siirtämällä liukukosketinta käämin kierroksia pitkin.

Laboratorioohjatut yksivaiheiset automuuntajat koostuvat rengasmaisesta ferromagneettisesta magneettipiiristä, joka on kääritty yhdellä kerroksella eristettyä kuparilankaa (kuva 2).

Tästä käämityksestä valmistetaan useita vakiotappeja, joiden ansiosta näitä laitteita voidaan käyttää alas- tai nostoautomuuntajina tietyllä vakiomuunnossuhteella. Lisäksi eristeestä puhdistetun käämin pinnalla on kapea rata, jota pitkin harjan tai telan kosketus liikkuu, jotta saadaan jatkuvasti säädettävä toisiojännite välillä nollasta 250 V:iin.

Kun vierekkäiset kierrokset suljetaan LATR:ssä, käännöksen sulkeutumista ei tapahdu, koska automaattimuuntajan yhdistetyn käämin linja- ja kuormitusvirrat ovat lähellä toisiaan ja vastakkaisiin suuntiin.

Laboratorioautomuuntajia valmistetaan nimellisteholla 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.

Kaavio laboratorioohjatusta yksivaiheisesta automuuntajasta

Laboratorioautomuuntaja (LATR)

Kolmivaiheiset automuuntajat

Yksivaiheisten kaksikäämien automaattimuuntajien ohella käytetään usein kolmivaiheisia kaksikäämiä ja kolmivaiheisia kolmikäämiä automaattimuuntajia.

Kolmivaiheisissa automuuntajissa vaiheet on yleensä kytketty tähdeksi, jossa on terävä nollapiste (kuva 3). Jos jännitettä on tarpeen alentaa, sähköenergia syötetään liittimiin A, B, C ja poistetaan liittimistä a, b, s ja jännitteen noustessa - päinvastoin. Niitä käytetään jännitteenalennuslaitteina tehokkaita moottoreita käynnistettäessä sekä liitinjännitteen vaiheittaiseen säätöön. lämmityselementit sähköuunit.

Riisi. 3. Kaavio kolmivaiheisesta automuuntajasta, jossa on käämitysvaiheiden tähtikytkentä ja nollapiste poistettu

Kolmivaiheisia, kolmella käämityksellä varustettuja suurjännitemuuntajia käytetään myös suurjännitesähköverkoissa.

Kolmivaiheiset automuuntajat, pääsääntöisesti korkeamman jännitteen puolella, on kytketty tähdellä nollajohdolla. Tähtiliitäntä tarjoaa jännitehäviön, jota varten automuuntajan eristys on suunniteltu.

Automuuntajien käyttö parantaa energiajärjestelmien tehokkuutta, alentaa energian siirtokustannuksia, mutta johtaa oikosulkuvirtojen kasvuun.

Automuuntajien haitat

Automaattisen muuntajan haittana on tarve eristää kaksi käämiä korkeampaa jännitettä varten, koska käämit on kytketty sähköisesti.

Automuuntajien merkittävä haitta on ensiö- ja toisiopiirien välinen galvaaninen yhteys, joka ei salli niiden käyttöä syöttöjohtoina 6-10 kV verkoissa jännitteen putoaessa 0,38 kV:iin, koska 380 V syötetään laitteisiin, joilla ihmiset työskentelevät.

Jos automaattimuuntajan käämien välisestä sähköliitännästä johtuu vika, korkeampi jännite voidaan syöttää alempaan käämiin. Tässä tapauksessa kaikki käyttöasennuksen osat kytketään korkeajänniteosaan, mikä ei ole sallittua huoltoturvallisuuden ja kytketyn sähkölaitteen johtavien osien eristyksen rikkoutumisen vuoksi.

Korkeajännitteiset automuuntajat