Отличие автотрансформатора от трансформатора, преимущества и недостатки
Трансформаторы и автотрансформаторы используются для повышения или понижения уровня напряжения. Но почему для одной и той же цели используются, казалось бы, разные устройства? В чем их принципиальные различия и сходства?
Виды трансформаторов
Cодержание
ОпределенияДавайте дадим определения этим двум устройствам:
Трансформатор
Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, включающее в свою конструкцию две или более индуктивно связанных обмоток, намотанных на магнитопровод и предназначенное для преобразования переменного напряжения одной величины в другое без изменения величины передаваемой мощности.
Главная особенность трансформатора состоит в том, что первичная и вторичная обмотки в нем гальванически развязаны (то есть нет прямого электрического контакта), между ними есть только магнитная связь. Схематично это выглядят так:
Схема трансформатора
Областей, в которых используются трансформаторы очень много: электроэнергетические системы, системы электроснабжения городов и предприятий, электронная техника и многие другие.
Наиболее мощные трансформаторы используются в электроэнергетических системах. Как правило, в таких системах используют классы напряжения 750 кВ, 500 кВ, 220 кВ, 110 кВ. В сетях городов и промышленных предприятий преобладают классы напряжения 35 кВ, 10 кВ, 6 кВ, иногда 20 кВ. В электронных устройствах могут применяться различны классы напряжения: 110 В, 45 В, 5 В и многие другие.
Существуют понижающие и повышающие трансформаторы. Применительно к электроэнергетическим системам, понижающие трансформаторы устанавливаются на узловых, проходных, тупиковых понижающих подстанциях, на главных понизительных подстанциях предприятий и городских сетей. На трансформатор такой подстанции приходит высокое напряжение, а уходит с него низкое напряжение. Например, на силовые трансформаторы узловой подстанции приходит напряжение 500 кВ, а уходит напряжение 220 кВ.
Повышающие трансформаторы работают в составе распределительных устройств электростанций, повышая напряжение от 6, 10, 18 или 24 кВ (так называемые генераторные напряжения) до напряжений, характерных для энергосистем (35-750 кВ)
Трансформатор
Трансформаторы могут быть двух или трехобмоточными.
У двухобмоточного трансформатора два класса напряжения – высший и низший, например, 110/6 кВ, а у трехобмоточного трансформатора три класса напряжения: высший, средний и низший, например, 110/35/6 кВ.
Автотрансформатор
Автотрансформатор — тип трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки электрически соединены между собой. При этом одна обмотка имеет не менее трех выводов, соединив их можно получить напряжения разных классов.
Схематично их можно представить следующим образом:
Схема автотрансформатора
Следует подчеркнуть, что автотрансформаторы не имеют гальванической развязки, то есть в аварийной ситуации (пробое) первичное высокое напряжение вполне может быть подано на низкую сторону, что выведет из строя все устройства, подключенные в качестве нагрузки к низкой стороне.
Автотрансформаторы бывают с фиксированным и регулируемым выходным напряжением. Регулируемые версии включают такие продукты, как лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)
Автотрансформаторы, также, как и трансформаторы могут быть как понижающими, так и повышающими. В электроэнергетических системах автотрансформаторы зачастую применяются на мощных подстанциях по причине меньшей материалоемкости в сравнении с трансформаторами аналогичной мощности.
Количество обмоток в автотрансформаторе напрямую связано с количеством фаз. Другими словами, если нам нужен автотрансформатор в однофазной сети, то он будет однообмоточный, если в трехфазной сети, то трехобмоточный.
Кратко о принципе действия
Примечание. Далее мы рассмотрим так называемые идеальные трансформаторы, где падением напряжения можно пренебречь. Это означает, что выполняется следующее равенство U1 = E1 и U2 = E2.
Кратко расскажем о принципах работы этих двух устройств.Итак, как мы знаем, трансформатор имеет как минимум пару обмоток, которые намотаны на сердечник и изолированы друг от друга.
Обозначение обмоток трансформатора
Если на первичную обмотку подать переменное напряжение от сети или от другого источника тока, то протекающий в ней ток создает магнитное поле, поток вектора магнитной индукции этого поля сцепляется с витками вторичной обмотки, наводя в ней напряжение.
Магнитопровод служит усилителем магнитного поля, в силу своей хорошей магнитной проводимости.
В этом случае разность напряжений между первичной и вторичной обмотками находится по соотношению их витков (коэффициент трансформации).
Uп/Ud=n1/n2
Где n1,n2 – количество витков на первичной и вторичной обмотке соответственно
Теперь скажем несколько слов об автотрансформаторе.
Электромагнитная схема автотрансформатора
Схема понижающего автотрансформатора построенного из обычного трансформатора
Предположим, что к виткам W1 обмотки автотрансформатора подключен источник переменной энергии, а к виткам W2 подключен потребитель. При протекании переменного тока в обмотке автотрансформатора образуется переменный магнитный поток, который формирует в обмотке электродвижущую силу, находящуюся в прямой зависимости от числа витков.
Это означает, что части обмотки, где витки W1, образованы U1 и, следовательно, где W2 образованы U2.
Коэффициент трансформации для автотрансформатора определяется по тому же принципу, что и для обычного трансформатора, с помощью следующего уравнения:
К = U1/U2 = W1/W2
Существенные отличия начинаются при рассмотрении протекающих токов.
Так как у нас подключена нагрузка, то в части обмотки с числом витков W2 образуется ток I2.
В верхней половине обмотки, где количество витков (W1-W2), протекает ток I1, который будет значительно отличаться от тока, протекающего в нижней обмотке (W2). В нижнюю обмотку протекает результирующий ток, который, согласно правилу Ленца, будет равен I2-I1.
А это значит, что в части обмотки, с которой подается напряжение к потребителю, ток будет значительно меньше, чем в токе в нагрузке, то есть выражение верно.
I 2- I 1<< I 2
Этот эффект позволяет значительно удешевить саму обмотку, что снижает себестоимость изделия.
Преимущества и недостаткиПреимущества и недостатки автотрансформатора
Итак, сначала давайте рассмотрим преимущества и недостатки автотрансформатора.
| Достоинства и недостатки автотрансформатора | |
|---|---|
| Достоинства (Данные достоинства актуальны только при условии что коэффициент трансформации K≤2) | Недостатки |
| Меньший расход стали при производстве сердечника | Для нормальной работы требуется глухозаземленная нейтраль, что приводит к увеличению токов к. з. |
| Меньший расход меди при производстве обмоток | Электрическая связь стороны ВН со стороной НН требует усиления изоляции между обмотками и корпусом |
| Меньшие габариты конструкции | Электрическая связь повышает опасность попадания ВН на сторону НН |
| Высокий КПД до 99% | |
| Меньшие потери на обмотках и магнитопроводе | |
| Часть электроэнергии передается за счет электрической связи | |
Теперь давайте узнаем о преимуществах и недостатках трансформатора
| Достоинства и недостатки трансформатора | |
|---|---|
| Достоинства | Недостатки |
| Присутствует гальваническая развязка, что гарантирует непопадания высокого напряжения ВН на НН | Высокий расход меди при производстве катушек |
| Высокая степень надежности | Высокий расход стали при производстве сердечника |
| Простота конструкции | Высокая стоимость производства |
| Эффективная эксплуатация в любой режим нагрузки (в том числе быстрый запуск из выключенного состояния на полную мощность) | |
Классический трансформатор можно встретить практически везде: от самой обычной зарядки до огромных электростанций на крупных высоковольтных станциях.
Автотрансформаторы также довольно распространены. Хорошо известен лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), но силовые автотрансформаторы также можно встретить в сетях, где есть заземленная нейтраль.
Статья была проверена и отредактирована экспертом нашего сайтаСаксонов А.С.
Научный сотрудник Самарского государственного технического университета, кафедра теоретическая и общая электротехника (Самара)
Подробнее об эксперте
Работа трехфазной группы трансформаторов с различными значениями напряжения КЗ | Подстанции
- трансформатор
Содержание материала
- Работа трехфазной группы трансформаторов с различными значениями напряжения КЗ
- Допущения и условия при расчете, исходные данные
- Анализ результатов расчетов тока в выбранном режиме нагрузки
- Выводы, приложение
Страница 1 из 4
Лурье А. И., Панибратец А. Н.
Поводом для данной работы послужила задача, возникшая при необходимости поэтапной (неодновременной) замены на Волжской ГЭС старых автотрансформаторов АОДЦТН-167000/500/220 производства ЗТЗ (разработка 1965 г.) новыми автотрансформаторами такого же типа производства холдинговой компании “Электрозавод” (разработка 1996 г.) при работе их в трехфазной группе.
Автотрансформаторы старой и новой разработок имеют несколько различающиеся значения напряжений короткого замыкания ик (различные сопротивления рассеяния), в частности, для сторон ВН — СН ик ~ 11 % для новых и ик ~ 9% для старых автотрансформаторов. Первоначально были опасения, что при таком отличии значений ик в случае использования в фазах автотрансформаторов старой и новой разработок может иметь место неравномерная по фазам нагрузка как основных обмоток ОО (общая обмотка) и ПО (последовательная обмотка), так и обмоток НН (низкого напряжения), КО (компенсационной обмотки) и РО (регулировочной обмотки), и может возникнуть несимметрия линейных напряжений в сетях ВН, СН и НН.
Общеизвестно, что при параллельной работе двух (нескольких) трансформаторов (автотрансформаторов) их нагрузка (токи в обмотках) распределяется обратно пропорционально значениям напряжений короткого замыкания (сопротивлениям КЗ, а для мощных трансформаторов, для которых влияние активного сопротивления обмоток мало, — индуктивным сопротивлениям КЗ). Так, если два трансформатора с сопротивлениями КЗ ζι и z2 соединены параллельно, то падения напряжения на них равны, I1Z1 = I2z2, отсюда и следует, что I1/I2 = z1/z2. Например, если параллельно включены два автотрансформатора одинаковой мощности с индуктивными сопротивлениями 11 и 9%, то I2|I1 = 11/9 = 1,22. Это значит, что, если второй автотрансформатор с ик = 9% будет работать при 100% номинальной мощности, то мощность первого составит только 1/1,22 = 0,818 = 81,8%, т.е. его нагрузка должна быть снижена почти на 20%, если же первый автотрансформатор нагрузить на 100%, то второй будет работать с перегрузкой 22,2%, что недопустимо.
Мнение об опасности эксплуатации автотрансформаторов с различающимися сопротивлениями рассеяния при их параллельном соединении, как правило, “автоматически” переносится на эксплуатацию таких автотрансформаторов в разных фазах одной трехфазной группы. Кроме того, может возникнуть опасение, что при несимметричной загрузке фаз трехфазной группы в обмотках НН, соединенных в треугольник, может получиться дополнительный уравнительный ток, из-за которого принципиально потребуется дополнительно ограничить мощность автотрансформатора. Это неприятно также из-за того, что мощность обмоток НН обычно значительно снижена по сравнению с мощностью основных обмоток ПО и ОО; в рассматриваемом исполнении автотрансформаторов для ВоГЭС мощность обмотки НН 50 MB A (при мощности основных обмоток 167 МВ-А).
Рис. 1. Схема трехфазной группы автотрансформаторов с различающимися напряжениями КЗ (для расчета тока обмотки НН применен метод эквивалентного генератора)
Однако распределение нагрузки автотрансформаторов с различными значениями напряжений КЗ, работающих в трехфазной группе, принципиально отличается от распределения нагрузки таких автотрансформаторов при их параллельной работе. К сожалению, особенности работы таких автотрансформаторов в трехфазной группе не отражены в теоретической литературе, заводских технических инструкциях (ТИ) или нормативных материалах. Поэтому, прежде всего, сделаем анализ поставленных вопросов в общем виде.
Рассмотрим вначале группу из трех однофазных трехобмоточных трансформаторов, две обмотки которых соединены в две звезды с заземленными нейтралями, причем обмотки ВН подсоединены к трехфазной сети, обмотки СН — к сети с номинальной нагрузкой. Обмотки НН, соединенные в треугольник, пока рассматривать не будем. Сопротивления КЗ пар обмоток ВН — СН трансформаторов пусть будут различными.
где Uc — фазное напряжение сети ВН при XX, одинаковое для всех трех фаз; х — номинальное сопротивление нагрузки x = Uн/Sн; SH — номинальная мощность; хс — сопротивление КЗ сети; xc = Uн/Sc; Uu — номинальное напряжение сети; Sc — мощность
КЗ сети; хка, xкв и хкС — сопротивления КЗ трансформаторов (для парного режима КЗ ВН — СН).
Для оценки неравномерности нагрузки трансформаторов рассмотрим отношение токов двух фаз.
В этой формуле вместо абсолютных значений сопротивлений КЗ можно пользоваться их процентными значениями (напряжениями КЗ в процентах), если за 100% берется номинальная нагрузка x = Uн/Sн. Отметим, что данные расчеты правомерны как для трансформаторов, так и для автотрансформаторов.
Как видно, отношение токов близко к единице.
Действительно, если, например, напряжения КЗ Ukb = икс = 9%, Uka = 11%, хс = 1,7%, то ∆ик = 2%, х + хс + Хкв — 100% + 1,7% + 9% = 110,7% и Iв/ IА= 1 + 2/110,7 = 1 + 0,018. Таким образом, при существенном небалансе напряжений КЗ Uka/ukb = 11/9= 1,22, т.е. при различии индуктивных сопротивлений КЗ на 22% относительное различие токов будет всего δI= 1,8%. (Если бы трансформаторы были соединены параллельно, то небаланс токов был бы, естественно, ∆I=22%.) Далее рассмотрим ту же группу трансформаторов (или подобную ей группу автотрансформаторов), но с учетом обмотки НН, расположенной на стержне первой и соединенной в треугольник. При несимметричной нагрузке из-за различия напряжений КЗ в обмотке НН должен появиться уравнительный ток. Оценить этот ток можно с помощью метода эквивалентного генератора (рис. 1):Для применения метода эквивалентного генератора должно быть определено напряжение XX (напряжение Uxx в месте условного разрыва треугольника) и эквивалентное сопротивление на выводах этого разрыва хэкв (при условно закороченных ЭДС всех трех фаз сети), ведь этот метод иначе называется методом холостого хода и короткого замыкания.
Напряжение Uxx — это сумма трех напряжений на обмотках НН при подсоединении нагрузок к обмоткам СН, каждое из которых есть ЭДС фазы минус падение напряжения на сопротивлении КЗ обмоток ВН и СН (рис. 1). Но ведь сумма векторов ЭДС трех фаз равна нулю, а сумма векторов трех падений напряжений — очень малая величина. Относительное значение этой суммы (по отношению
к номинальному напряжению) оказывается равным определенному ранее относительному изменению тока δI, т.е. UХХ = -UнδI (подробный вывод здесь не приведен).
Эквивалентное сопротивление хэкв — это сумма трех входных (со стороны обмотки НН) индуктивных сопротивлений, определенных в схеме с закороченными фазными ЭДС сети. Каждое из этих трех последовательно соединенных сопротивлений примерно равно сумме сопротивления сети и сопротивления рассеяния трансформатора в режиме парного КЗ обмоток НН и ВН, которое обычно достаточно велико. Например, для рассматриваемых автотрансформаторов, когда обмотка НН — на стержне, а обмотка ВН (ПО) от нее существенно удалена [между ними расположена еще и обмотка СН (OO)], напряжение КЗ мкнн-вн составляет около 30%.
Поэтому условие хЭкв ~ 3(хс + хкнн-вн) = х = U|IA может использоваться только для выбранного примера расчета (характерного для многих трехобмоточных автотрансформаторов), в котором парное индуктивное сопротивление ВН — НН близко к 30%.В итоге получаем
(3, а)
Формула (3, а) отражает очевидный факт, что в замкнутом треугольнике при возникновении неравенства между собой токов в обмотках трех фаз (т.е. при не симметрии токов) в данном примере возникает уравнительный ток того же порядка, что и разность токов основных обмоток фаз, т.е. очень небольшой ток.
Определив ток обмотки НН, можно рассчитать токи во всех обмотках. Такой расчет по схеме замещения (рис. 2) — не очень сложный, но громоздкий, так как необходимо вносить поправки на часть тока НН ко всем векторам тока всех обмоток всех фаз. Ясно, что при малости тока обмотки НН и поправки в токах будут невелики, причем, эти поправки будут стремиться снизить несимметрию токов (неравенство действующих значений токов фаз), ведь в этом (выравнивании несимметрии токов по фазам) — одна из главных ролей третичной обмотки автотрансформаторов.
В учебной и методической литературе подробно излагается теория работы трехфазных трансформаторов на несимметричную нагрузку [1 и др.]. Рассматриваемая в этой статье задача имеет много общего с этой теорией. Более того, при простом двухобмоточном трансформаторе различие напряжений КЗ трансформаторов можно свести к различию сопротивлений нагрузки, т.е. к известным в литературе задачам.
Рис. 2. Схема замещения для расчета тока в обмотках автотрансформаторов
Однако при наличии в трансформаторе третьей обмотки (со своей симметричной нагрузкой), что и есть в рассматриваемом примере автотрансформаторов, различие в сопротивлениях КЗ не эквивалентно различию сопротивлений нагрузки.
Излагаемый в учебной литературе метод симметричных составляющих может быть, естественно, успешно применен и для решения поставленной задачи. Однако именно для этой задачи метод симметричных составляющих более сложен и, главное, менее нагляден, чем примененный метод эквивалентного генератора. Полученные выводы также напрямую не следуют из известных работ по несимметричной нагрузке трансформаторов.
Анализ реальных автотрансформаторов с помощью изложенного “ручного” расчета выполнить достаточно сложно. Поэтому дальнейшая работа была проведена с применением современной вычислительной техники. Для расчета тока во всех обмотках автотрансформаторов (ОО, ПО, НН, КО, РО) и в нагрузке (в линиях ВН, СН, НН) применительно к Волжской ГЭС были использованы имеющиеся специальные программы расчета на компьютере, прежде всего, программа РАСТОК [2].
Заметим, что все расчеты были проведены для схемы замещения, значения сопротивлений КЗ в которой приведены к числу витков обмотки ВН.
- Вперед
- Назад
- Вперед
- Вы здесь:
- Главная
- Статьи
- Достоинства и недостатки элегаза
org/ListItem»> ПодстанцииЧитать также:
- Ремонт магнитопровода силового трансформатора
- Обозначения типов трансформаторов
- Ремонт обмоток силовых трансформаторов
- РНОА переключающие устройства
- Автотрансформатор
отличие конструкции и работы
Для преобразования напряжения в электротехнике применяют трансформаторы или автотрансформаторы. Из-за схожести названий этих двух устройств их часто путают или приравнивают к одному и тому же. Однако это не так, хоть принцип работы и похож, но конструкция и область их применения принципиально разные. Поэтому давайте рассмотрим отличия трансформатора от автотрансформатора, чтобы понять, в чем же все-таки разница.
- Определения
- Принцип действия
- Основные отличия
Определения
Трансформатор представляет собой электромагнитное устройство, передающее энергию через магнитное поле.
Он состоит из двух и более обмоток (иногда называемых катушками) на стальном, железном или ферритовом сердечнике в зависимости от количества фаз, входного и выходного напряжения. Его главная особенность в том, что первичная цепь и вторичная электрически не связаны, то есть обмотки не имеют электрических контактов. Это называется гальванической развязкой. И такое соединение катушек называется индуктивным.
Ниже вы видите условное графическое обозначение двух- и трехобмоточного трансформатора на электрической схеме:
Возрастающие, убывающие и делительные (входное напряжение равно выходному). В то же время, если подать питание на вторичную обмотку понижающего трансформатора — вы получите повышенное напряжение на первичных обмотках, то же правило работает и для бустера.
Автотрансформатор — один из вариантов трансформатора с одной обмоткой, намотанной на сердечник по принципу аналогичному предыдущему случаю. В нем, в отличие от обычного транса, первичная и вторичная цепи электрически соединены.
Поэтому он не обеспечивает гальваническую развязку. Условное графическое обозначение автотрансформатора вы видите ниже:
Автотрансформаторы имеют фиксированное выходное напряжение и могут регулироваться. Последние многим известны под названием ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Также они могут быть как понижающими, так и повышающими. В регулируемом ЛАТР вторичная цепь подключается к скользящему по катушке контакту.
Важно! Из-за отсутствия гальванической развязки автотрансформаторы по определению не могут быть разделительными в отличие от обычных!
Еще одним отличием является количество обмоток автотрансформатора — обычно оно равно количеству фаз. Соответственно для питания однофазных устройств применяют однообмоточные, а для трехфазных – трехобмоточные.
Принцип работы
Коротко и простыми словами рассмотрим, как работает каждый вариант исполнения.
Трансформатор имеет не менее двух обмоток — первичную и вторичную (или несколько).
Если первичка подключена к сети (или другому источнику переменного тока) — то ток в первичной обмотке создает через сердечник магнитный поток, который пронизывает витки вторички, наводит в них ЭДС. Принцип действия основан на явлениях электромагнитной индукции, в частности на законе Фарадея. При протекании тока во вторичной обмотке (в нагрузку) ток в первичной обмотке также изменяется за счет взаимной индукции. Разность напряжений между первичной и вторичной обмотками определяется соотношением их витков (коэффициентом трансформации).
Uп/Ud = n1/n2
n1, n2 — количество витков на первичке и вторичке.
Если говорить об автотрансформаторе, то у него одна обмотка, если фаз несколько, то столько же обмоток. При протекании по ней переменного тока магнитный поток, возникающий внутри нее, наводит в этой же обмотке ЭДС. Его значение прямо пропорционально количеству витков. Нагрузка (вторичная цепь) подключается к отводу с витков. На повышающем автотрансформаторе питание подается не на концы обмотки, а на один из концов и отвод от витков, в отличие от трансформатора.
Что было изображено на схеме выше.
Основные отличия
Чтобы вам было проще понять, чем отличается обычный трансформатор от автотрансформатора, мы собрали их основные отличия в таблицу:
| Трансформатор | Автотрансформатор | |
| Эффективность | КПД автотрансформатора больше, чем у обычного, особенно при небольшой разнице входного и выходного напряжения. | |
| Количество обмоток | Минимум 2 и более в зависимости от количества фаз | 1 или более, равно числу фаз |
| Гальваническая развязка | есть | № |
| Опасность поражения электрическим током при включении бытовых приборов | При выходном напряжении менее 36 вольт — малый | Высокий |
| Безопасность электроприборов | Высокий | Низкий, при обрыве катушки на витках после отвода в нагрузку получит все питающее напряжение |
| Стоимость | Большой расход меди и стали для больших сердечников, особенно для трехфазных трансформаторов | Низкий, за счет того, что на каждую фазу приходится только 1 обмотка, расход меди и стали меньше |
Трансформаторы применяются повсеместно — от электростанций и подстанций, рассчитанных на десятки и сотни тысяч вольт, до питания мелкой бытовой техники.
Хотя блоки питания используются в последнее время, их генератор и трансформатор на ферритовом сердечнике также являются их основой.
Автотрансформаторы применяются в бытовых стабилизаторах напряжения. Часто ЛАТРы используются в лабораториях для тестирования или ремонта электронных устройств. Тем не менее они нашли свое применение в высоковольтных сетях, а также для электрификации железных дорог.
Например, железнодорожная продукция использует такие изделия в сетях 2х25 (две по 25 киловольт). Как и на схеме выше, линия 50 кВ прокладывается в малонаселенных районах, а 25 кВ от понижающего автотрансформатора подается в электропоезд по контактному проводу. Таким образом, снижается количество тяговых подстанций и потери в линиях.
Теперь вы знаете, в чем принципиальная разница между трансформатором и автотрансформатором. Для закрепления материала рекомендуем посмотреть полезное видео по теме:
Наверняка вы не знаете:
- Чем электромеханическое УЗО отличается от электронного
- Отличия сетевого фильтра от удлинителя
- Отличие контактора от пускателя
Опубликовано: Обновлено: 01.12.2018 Пока без коментариев
АВТОТРАНСФОРМАТОР
1) Что такое автотрансформатор? В чем разница между автотрансформатором и двухобмоточным трансформатором?
Автотрансформатор, также называемый автоформатором, представляет собой электрический трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки имеют одинаковую общую обмотку. Таким образом, в основном это трансформатор с одной обмоткой
Основное различие между обычным трансформатором с двумя обмотками и автотрансформатором заключается в их принципе работы и, следовательно, в применении. В автотрансформаторе энергия передается в основном через процесс проводимости, и только небольшая часть передается индуктивно
Автотрансформатор работает по принципу индукции и проводимости вместе. (Двухобмоточный трансформатор работает только на электромагнитной индукции) Чтобы провести ток от одного проводника к другому, два проводника должны быть в контакте.
В проводимости ток генерируется, когда электрическое поле проходит через проводник.
В индукции ток можно заставить течь по проводнику, удерживая его рядом с другим проводником, по которому течет постоянно изменяющийся ток. В индукции ток генерируется, когда магнитное поле изменяется вокруг проводника.
2) Почему автотрансформатор не используется в качестве распределительного трансформатора, так как он более эффективен, чем обычный трансформатор?
ANS) Распределительные трансформаторы обычно представляют собой трансформаторы уровня напряжения 11 кВ/400 В. Автотрансформатор обычно используется, когда коэффициенты напряжения близки к 1 (макс. < 2). Они используются для понижения напряжения с 220 кВ до 132 кВ. Поскольку коэффициент на стороне распределения слишком высок (от 11000 до 400 В), автотрансформатор не используется на стороне распределения.
3) Почему используется автотрансформатор, когда отношение напряжения максимально 2?
ANS) для коэффициента трансформации = 2 размер автотрансформатора будет составлять примерно 50% от соответствующего размера двухобмоточного трансформатора.
Для коэффициента трансформации скажем 20, однако размер будет 95%. Экономия затрат заметна, когда коэффициент трансформации низкий, то есть ниже 2.
4) Что такое коэффициент трансформации в автотрансформаторе?
Коэффициент трансформации представляет собой отношение вторичного напряжения к первичному напряжению и равен отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки
K = N2/N1 = E2/E1
K = N2/N1 = E2/E1
5) Почему ток короткого замыкания в автотрансформаторе больше, чем в двухобмоточном трансформаторе?
ANS) Двухобмоточный трансформатор имеет гальваническую изоляцию. То есть в автотрансформаторе нет короткого замыкания между первичной и вторичной обмоткой. Возьмем пример:
Рассмотрим трансформатор мощностью 10 кВА, рассчитанный на 2300/230 вольт, который будет иметь импеданс утечки, скажем, 4 %. Если он подключен как автотрансформатор, понижающий, скажем, с 2530 до 2300 вольт, что соответствует коэффициенту трансформации 1,1 (2530/2300=1,1), падение импеданса будет:
4*(0,1/1,1)= 0,364 %.
Сопротивление утечки составляет 9,1 % от сопротивления утечки двухобмоточного трансформатора
Следовательно, ток короткого замыкания в автотрансформаторе больше, чем в двухобмоточном трансформаторе, и для защиты автотрансформатора от опасности большого количества коротких замыканий тока, вставлено ограничение тока.
6) Каковы преимущества автотрансформатора перед распределительным трансформатором?
ANS) Автотрансформатор — это трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки имеют одинаковую общую обмотку. Так что в основном это однообмоточный трансформатор.
Уменьшена стоимость и размер. Они дешевле, легче по весу, имеют меньшее реактивное сопротивление рассеяния, меньшие потери и меньший ток возбуждения.
Автотрансформаторы намного дешевле, чем обычные трансформаторы с двойной обмоткой того же номинала ВА. При принятии решения об использовании автотрансформатора обычно сравнивают его стоимость со стоимостью эквивалентного типа с двойной обмоткой.
Это делается путем сравнения количества меди, сэкономленной в обмотке. Если отношение «n» определяется как отношение более низкого напряжения к более высокому напряжению, то можно показать, что экономия меди составляет: n,100%. Например, экономия меди для двух автотрансформаторов составит:
7) Каковы недостатки автотрансформатора?
· Основным недостатком автотрансформатора является то, что он не имеет изоляции первичной и вторичной обмоток, как у обычного трансформатора с двойной обмоткой. Тогда автотрансформатор нельзя безопасно использовать для понижения более высоких напряжений до гораздо более низких напряжений, подходящих для меньших нагрузок.
· Если вторичная боковая обмотка размыкается, ток перестает течь через первичную обмотку, останавливая действие трансформатора, в результате чего на вторичные клеммы подается полное первичное напряжение.
· Если вторичная цепь подвергается короткому замыканию, результирующий первичный ток будет намного больше, чем у эквивалентного трансформатора с двойной обмоткой, из-за увеличенной потокосцепления, повреждающей автотрансформатор.
