Автотрансформатор: устройство, схема, принцип действия

Что такое автотрансформатор?

Вообще говоря, трансформаторы – это устройства, предназначенные для преобразования индикаторов тока входного типа из одного напряжения в выходные токи другого напряжения. При необходимости замены уровня напряжения в незначительных пределах оптимальным вариантом будет использование однообмоточного устройства, также известного как автотрансформатор.

При единичном коэффициенте трансформации все энергоснабжение осуществляется непосредственно конечному потребителю.

Регулировка обеспечивается секционированной обмоткой внутри автотрансформатора, а само устройство отличается практичностью и ремонтопригодностью.

Автотрансформаторы имеют достаточно простую и понятную конструкцию, что нисколько не умаляет достоинств такого устройства, но несколько ограничивает сферу применения.

Отличие автотрансформатора от трансформатора

Классические трансформаторы имеют первичную и вторичную обмотки, которые не соединены между собой, поэтому процесс передачи энергии в таких устройствах происходит за счет наличия магнитного поля.

На совмещенной обмотке автотрансформатора имеется три и более вывода, при подключении к которым можно получить различные индикаторы уровня напряжения.

В условиях низких коэффициентов трансформации в пределах одного-двух блоков любые автотрансформаторы показывают более высокий КПД, чем трансформаторные устройства. Помимо прочего, такие устройства легче и доступнее традиционных многообмоточных трансформаторов.

Устройство автотрансформатора

Однако, сравнивая основные характеристики автотрансформатора и классического трансформатора, можно смело сказать, что второй вариант максимально универсален, а также имеет более широкий диапазон операций при эксплуатации.

Автотрансформаторы характеризуются наличием обмотки с отходящими проводниками, что обеспечивает эффективную электромагнитную и электрическую связь.

Типы автотрансформаторов

В зависимости от того, в каких сетях (однофазных или трехфазных) необходимо изменить напряжение, используйте автотрансформаторы соответствующего типа. Они бывают однофазными или трехфазными. Для преобразования тока с трех фаз можно установить три автотрансформатора, предназначенные для работы в однофазных сетях, соединив их выводы треугольником или звездочкой.

Схема подключения обмоток трансформатора

Существуют типы лабораторных автотрансформаторов, которые позволяют легко изменять значения выходного напряжения. Этот эффект достигается перемещением курсора по поверхности открытой части однослойной обмотки, аналогично принципу работы реостата. Катушки с проволокой наложены вокруг кольцевого ферромагнитного сердечника, по окружности которого движется курсор контакта.

Автотрансформаторы этого типа массово использовались на просторах СССР в эпоху массового распространения ламповых телевизоров. Таким образом, напряжение в сетях было нестабильным, что приводило к искажению изображения. Пользователям этой несовершенной техники приходилось время от времени регулировать напряжение до уровня 220 В.

До появления стабилизаторов напряжения единственным способом добиться оптимальных параметров мощности для бытовой техники того времени было использование LATR. Этот тип автотрансформатора до сих пор используется в различных лабораториях и учебных заведениях. С их помощью проводится наладка электрооборудования, тестируется высокочувствительное оборудование, выполняются другие мероприятия.

В спецтехнике, где нагрузки незначительны, используются модели автотрансформаторов ДАТР.

Автотрансформатор LATR

Также есть автотрансформаторы:

• малой мощности, для работы в цепях до 1 кВ;
• блоки средней мощности (более 1 кВ);
• автотрансформаторы высокого напряжения.

Следует отметить, что из соображений безопасности использование автотрансформаторов в качестве силовых трансформаторов ограничено для снижения напряжения выше 6 кВ при 380 В. Это связано с наличием гальванической связи между обмотками, что небезопасно для конечного пользователя. В случае аварии возможно падение высокого напряжения на питаемое оборудование, что чревато непредсказуемыми последствиями. Это главный недостаток автотрансформаторов.

Обозначение на схемах

Автотрансформатор на схеме очень легко отличить от изображения обычного трансформатора. Признак – наличие одиночной обмотки, соединенной с сердечником, обозначено жирной линией на схемах. На одной или обеих сторонах этой линии схематично показаны обмотки, но в автотрансформаторе все они соединены друг с другом. Если на схеме витки показаны независимо, то речь идет об обычном трансформаторе.

Режимы работы

1. В режимах автотрансформатора (а) можно передавать номинальную мощность с обмотки ВН на обмотку НН или наоборот. В обоих режимах последовательная и общая обмотки нагружены типовой мощностью, что допустимо.
2. В режимах трансформатора мощность может передаваться от обмотки низкого напряжения к обмотке среднего или высокого напряжения, а обмотка низкого напряжения не может быть нагружена больше, чем Stype. В этих режимах ТА находится под нагрузкой, что допустимо, но неэкономично.
3. В комбинированном режиме (b) можно передавать мощность, не превышающую тип S, из сети низкого напряжения в сеть высокого напряжения и одновременно (Snom Stype) из сети среднего напряжения в сеть высокого напряжения. Этот режим допустим и экономичен, так как нагрузка общей обмотки может быть в пределе равной 0 и Snom в сумме передается через АТ.

Для трехфазных устройств важен выбор оптимального режима работы. Они используются для непрерывной регулировки параметров с небольшими потерями. Этот компонент обеспечивает пользователям максимально возможную точность управления с минимальными потерями и, следовательно, меньшим тепловыделением. Для трехфазного тока этот эффект достигается за счет механического соединения трех управляющих трансформаторов. Конструкция токосъемников скольжения обеспечивает надежный выходной контакт и – после активации – одновременную очистку контактной дорожки. Использованные угольные щетки, которые могут вращаться или двигаться вперед и назад.

Регулируемый автотрансформатор имеет несколько первичных обмоток для создания регулируемого вторичного напряжения от нескольких вольт до долей вольт на оборот. Это достигается за счет контакта угольной щетки или ползуна с одним или несколькими витками первичной обмотки. Поскольку витки первичной катушки равномерно распределены по ее длине, выходное значение пропорционально угловому вращению щетки.

Расшифровка основных параметров

Обмотки обычно обозначаются заглавными буквами (A, B, C и т.д.), А общее нейтральное соединение обозначается N или n. Для вторичных ответвлений используются числовые индексные номера для всех ответвлений вдоль первичной обмотки. И индексы обычно начинаются с цифры «1» и продолжают расти.

В обозначение отечественных автотрансформаторов, изготовленных по ГОСТ 7518-83, входят:

• Буквенные индексы, определяющие класс устройства – переходный (APB) или регулирующий (EPIRB);
• Номинальная реактивная мощность, кВА, на которую рассчитаны обмотки.

ГОСТ 7518-83 предусматривает указание максимального напряжения на вторичной обмотке отдельно при отсутствии и наличии внешней нагрузки.

Для лабораторных автотрансформаторов принята отдельная маркировка – ЛАТР: после обозначения буквы указывается номинальная мощность устройства в кВт.

Разновидности

На выбор типа автотрансформатора влияет его назначение и условия эксплуатации. Чаще всего используются восемь видов представленных агрегатов:

1. ВУ-25-Б. Предназначен для выравнивания токов вторичной обмотки при использовании схемы дифференциальной защиты силовых трансформаторов.
2. ATD. Мощность 25Вт. Имеет устаревшую конструкцию. Он долго насыщает и применяется редко.
3. ЛАТР-1. Принцип работы автотрансформатора позволяет использовать его при нагрузке 127 В.
4. ЛАТР-2. Изделие для бытового электроснабжения (220В). В LATR допускается регулировка напряжения путем скольжения контактной катушки по виткам.
5. ДАТР-1. Используется для легких нагрузок в спецтехнике.
6. РНО. Используется в условиях высоких нагрузок.
7. РНТ. Эксплуатируется при самых тяжелых нагрузках в специальных сетях.
8. ATSC. Используется для устройств телеметрии.

Также есть подразделение на блоки малой мощности (до 1 кВ), средней мощности (более 1 кВ) и мощностей.

Однофазные разновидности

Сегодня используются однофазные и трехфазные автотрансформаторы. В первом случае техника представлена ​​разновидностью типа LATR. Применяется для сетей низкого напряжения. При более высоких напряжениях требуется понижающая конструкция, например автотрансформатор типа 220/110 или 220/100. В этом случае вторичная обмотка является частью первичной цепи. Напротив, повышающий тип автотрансформаторов включает первичную обмотку во вторичной цепи.

В обоих типах устройств регулировка происходит путем скольжения подвижного контакта по виткам обмотки. ЛАТР состоят из кольцевого магнитного привода. Его упаковка включает слой. Он состоит из изолированного медного провода.

Однофазные автотрансформаторы имеют несколько выводов, отходящих от обмотки. Именно эти элементы конструкции определяют, будет ли агрегат работать на повышение или понижение сетевого напряжения. Чтобы добиться равномерного регулирования вторичного натяжения, на поверхности обмотки создается небольшой след. С него был удален изолирующий слой. По этой дорожке проходит ролик или щетка. Регулировка производится в диапазоне от 0 до 250 В.

Трехфазные разновидности

Наряду с однофазными приборами используются и трехфазные. Они различаются по типу намотки. Есть трехфазный автотрансформатор с двумя и тремя цепями.

Чаще всего обмотки таких устройств соединяются по форме звезды. У них есть отдельная нейтральная точка. Направление подачи напряжения используется для увеличения или уменьшения. Этот принцип лежит в основе запуска в работу мощного двигателя, регулирующего электрический ток по ступенчатой ​​системе. Трехфазные автотрансформаторы используются для печных нагревательных элементов.

Устройства с тремя обмотками используются в высоковольтных сетях. В этом случае на стороне наибольшего напряжения блок подключается к нулевому проводу звездой. Этот тип контакта способен снижать напряжение с учетом изоляционных характеристик оборудования. Использование таких устройств может повысить уровень эффективности системы, а также сократить расходы на завершение передачи электроэнергии. Однако в этом случае количество токов короткого замыкания увеличивается.

Наличие гальванической связи между комбинированными цепями не позволяет использовать представленное оборудование в электрических сетях (6-10 кВ) при падении напряжения до 0,38 кВ. В этом случае трехфазное напряжение 380 В подается непосредственно на потребителей электроэнергии. На таком оборудовании люди могут работать. Во избежание несчастных случаев используются другие типы агрегатов в аналогичных условиях.

Недостатки автотрансформаторов

Недостатком автотрансформатора является необходимость изолировать обе обмотки для более высокого напряжения, поскольку обмотки электрически связаны.

Существенным недостатком автотрансформаторов является гальваническая связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6-10 кВ при падении напряжения до 0,38 кВ, так как на оборудование подается 380 В над которыми работают люди.

В случае аварии из-за наличия электрического соединения между обмотками автотрансформатора более высокое напряжение может подаваться на нижнюю обмотку. В этом случае все части операционной системы будут подключены к высоковольтной части, что не допускается из соображений безопасности обслуживания и из-за возможности нарушения изоляции проводящих частей подключенного электрического оборудования.

Принцип действия автотрансформатора

В автотрансформаторе энергия передается не только магнитным потоком, но и электрически, поскольку обмотки гальванически связаны. Чем ближе коэффициент трансформации к 1, тем меньше энергии передается электромагнитным путем.

Ниже представлена ​​схема понижающего автотрансформатора, к первичной обмотке которого подключен источник переменного напряжения, а к выводам вторичной обмотки подключена нагрузка в виде лампы накаливания.

В режиме холостого хода автотрансформатор работает как обычный трансформатор. Когда нагрузка подключена, переменный магнитный поток, возрастающий в сердечнике, индуцирует ЭДС в витках вторичной обмотки, направленную навстречу ЭДС источника питания. Следовательно, ток, протекающий через вторичную обмотку, равен разнице между током нагрузки и током первичной цепи. Это позволяет сделать вторичную обмотку из проволоки небольшого диаметра. Экономия на меди тем меньше, чем больше коэффициент трансформации отклоняется от единицы.

Из чего состоит трансформатор

Структура рассматриваемого технического устройства уже обсуждалась выше. Но возникает вопрос: какие магнитные материалы используются для его бесперебойной работы?

Магнитные материалы

Магнитная система трансформаторов обычно изготавливается из специальной электротехнической стали высокой чистоты. Он используется по той причине, что позволяет добиться максимальной передачи магнитного сигнала без больших потерь и повышает эффективность устройства.

Также среди популярных магнитных материалов есть всевозможные сплавы с использованием в своем составе углерода и кремния, которые позволяют значительно увеличить магнитную проницаемость материала.

Магнитопровод и его типы

Что касается магнитопровода, то его обычно делят на типы:

1. Тип аукциона. Он имеет ступенчатую часть вертикальной полосы, которая вписывается в круг. Обмотки располагаются на самих вертикальных элементах.
2. Бронированный тип. Здесь каждый стержень имеет прямоугольное поперечное сечение, и то же самое касается обмоток: они также прямоугольные. Изготовление таких элементов довольно сложно.
3. Тороидальный тип. Он имеет круглую форму и требует минимального количества материала для изготовления. Сечение здесь круглое, а обмотка намотана перпендикулярно направлению линий круга.

Есть и более глубокие классификации, но они представляют больший интерес для специалистов. Параметры разных типов магнитопроводов могут значительно различаться.

Устройство, схема и принцип действия автотрансформаторов

• Устройство, схема и принцип действия автотрансформаторов
• Устройство и технические характеристики
• Автотрансформаторы: особенности конструкции, принцип работы
• Источники:

Автотрансформаторы используются для корректировки и изменения показателей напряжения в пределах малых значений. Устройство и принцип действия этих устройств основаны на магнитной и гальванической связи между цепями, поскольку обмотка более низкого напряжения входит в обмотку более высокого напряжения. В зависимости от того, какой из них включается, происходит небольшое снижение или повышение напряжения.

Устройство и технические характеристики

Сфера применения автотрансформаторов – питание бытовой техники, промышленных электрических сетей, пуск асинхронных электродвигателей. На крупных производственных предприятиях они нужны для повышения напряжения и одновременного снижения возможных потерь в линиях электропередач. Благодаря конструктивным особенностям оборудование стало серьезным конкурентом обычных трансформаторов.

В зависимости от назначения устройствам присваивается буквенное название:

• C – для собственных нужд отдельных электростанций.
• П – для линий электропередачи постоянного тока.
• М – для металлургических предприятий.
• ПН – для подключения погружных электронасосов.
• Б – для буровых платформ и бетонных котельных.
• Е – для экскаваторов с электрооборудованием.
• ТО – для организации временного освещения или термообработки грунта или бетона.

Автотрансформаторы: особенности конструкции, принцип действия

Автотрансформатор – вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, они намотаны на стержень, мощность между обмотками передается комбинированным способом – за счет электромагнитной индукции и электрического соединения несколько клемм (минимум 3), подключенных к которым можно получить разное напряжение.

В некоторых случаях необходимо изменять напряжение в небольшом диапазоне. Это проще сделать не с двухобмоточными трансформаторами, а с однообмоточными, называемыми автотрансформаторами. Если коэффициент трансформации мало отличается от единицы, разница между амплитудой токов в первичной и вторичной обмотках будет небольшой. Что будет, если объединить обе обмотки? У вас получится схема автотрансформатора (рис. 1).

Автотрансформаторы относятся к специальным трансформаторам. Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что их обмотка низкого напряжения является частью обмотки более высокого напряжения, то есть цепи этих обмоток имеют не только магнитную, но и гальваническую связь.

В зависимости от включения обмоток автотрансформатора можно добиться повышения или понижения напряжения.

Рис. 1 Схемы однофазных автотрансформаторов: а – понижающий, б – повышающий

Если подключить источник переменного напряжения к точкам A и X, в сердечнике появится переменный магнитный поток. В каждом из витков обмотки будет индуцироваться ЭДС одинаковой величины. Очевидно, между точками а и X возникнет ЭДС, равная ЭДС одного витка, умноженная на количество витков, заключенных между точками а и X.

Если нагрузка подключена к обмотке в точках а и X, вторичный ток I2 будет проходить через часть обмотки и точно между точками а и X. Но поскольку первичный ток I1 проходит через одни и те же витки, оба тока складываются геометрически, и через участок aX будет протекать очень небольшой ток, который определяется разностью этих токов. Это позволяет вырезать часть обмотки из проволоки небольшого сечения для экономии меди. Если учесть, что именно этот участок составляет большую часть всех смен, то экономия меди очень заметна.

Поэтому для небольшого понижения или повышения напряжения желательно использовать автотрансформаторы, когда в обмоточной части задается небольшой ток, общий для обеих цепей автотрансформатора, что позволяет сделать это с более тонким проводом и сэкономить металл цветной. При этом снижается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого меньше, чем у трансформатора.

В преобразователях электромагнитной энергии – трансформаторах – передача энергии от одной обмотки к другой осуществляется магнитным полем, энергия которого сосредоточена в магнитопроводе. В автотрансформаторах энергия передается как магнитным полем, так и посредством электрического соединения между первичной и вторичной обмотками.

Преимущества и недостатки

Основные достоинства автотрансформаторов закономерно уменьшаются в условиях увеличения коэффициента трансформации, и именно по этой причине недопустимо использование агрегатов этого типа при питании распределительной электрической сети 220 В от напряжения шесть тысяч вольт.

Поэтому преимущества автотрансформатора наиболее проявляются при наименьшей степени трансформации, и в этом случае это:

• незначительный расход стали на изготовление сердечника;
• снижение расхода меди на производство обмоток;
• простота и незначительные размеры конструкции;
• практически максимальный КПД, достигающий 99 %;
• меньшие потери на обмотках и стальных магнитных проволоках;
• частичная передача энергии через электрические соединения;
• достаточная полезная мощность;
• наименьшие колебания напряжения при изменении условий нагрузки;
• доступный для среднего потребителя.

При наличии высокого и низкого напряжения в условиях одного порядка препятствий для электрического соединения цепей нет.

Основными недостатками автотрансформатора являются низкое сопротивление короткому замыканию, что объясняет высокий коэффициент тока и возможность передачи более высокого напряжения в сеть на низких скоростях из-за наличия электрической связи. Низковольтная цепь внутри устройства напрямую зависит от наличия достаточно высокого уровня напряжения в сети, поэтому для предотвращения неисправностей разработаны специальные схемы.

Автотрансформатор лабораторный

Помимо прочего, небольшое рассеяние между обмотками может вызвать короткое замыкание. Важно помнить, что соединение между обмотками должно быть максимально ровным, а нейтраль имеет всего две колодки.

Следует отметить, что из-за конструктивных особенностей автотрансформатора поддерживать целостность электромагнитного баланса достаточно проблематично, а для балансировки потребуется увеличение габаритов, что негативно сказывается на весе и стоимости устройства.

Устройство автотрансформатора

Электромагнитное устройство статического типа отличается наличием обмотки, часть которой одновременно отвечает как за первичную, так и за вторичную сети. Следовательно, в автотрансформаторе присутствует не только магнитное, но и электрическое соединение, возникающее между обмотками первичного и вторичного типов. В настоящее время устройство выпускается в виде однофазного и трехфазного, а также двух- или трехобмоточного устройства.

Двухобмоточный трансформатор и автотрансформатор

Автотрансформаторы имеют определенный тип конструкции и некоторые характеристики, представленные первой обмоткой, которая используется как часть второй цепи блока, или наоборот.

Пробой трансформатора можно определить с помощью мультиметра. Как проверить трансформатор мультиметром – особенности прямого и косвенного методов проверки.

Здесь вы найдете схему подключения трехточечного трансформатора.

Вы можете ознакомиться с принципом работы трансформатора 220 вольт по подключению.

Область применения

Характеристики автотрансформатора позволяют использовать его в повседневной жизни и в различных отраслях промышленности.

Металлургическое производство

Автотрансформаторы, регулируемые в металлургии, используются для управления и регулирования защитных устройств прокатных станов и трансформаторных подстанций.

Коммунальное хозяйство

До появления автоматических стабилизаторов эти устройства использовались для обеспечения нормальной работы телевизоров и другого оборудования. Они состояли из обмотки с большим количеством отводов и переключателя. Он поменял выводы катушки, и выходное напряжение контролировали с помощью вольтметра.

В настоящее время автотрансформаторы используются в релейных стабилизаторах напряжения.

Ссылка! В трехфазных стабилизаторах установлено три однофазных автотрансформатора, причем регулирование осуществляется отдельно в каждой фазе.

Химическая и нефтяная промышленность

В химической и нефтяной промышленности эти устройства используются для стабилизации и регулирования химических реакций.

Производство техники

В машиностроении такие устройства используются для пуска электродвигателей станков и регулирования частоты вращения дополнительных приводов.

Учебные заведения

В школах, техникумах и институтах LATR используются при выполнении лабораторных работ и демонстрации законов электротехники и экспериментов по электролизу.

Виды ЛАТРов и их обозначения

Как было сказано выше, все эти типы трансформаторов работают по цепи переменного тока, и распространены как однофазные, так и трехфазные модели. В зависимости от своих технических характеристик они обозначаются следующим образом:

• Автотрансформатор с лабораторной регулировкой на самом деле является LATR.
• Автотрансформатор, применяемый на однофазном переменном токе (однофазный регулятор напряжения) – РНО.
• Применяется на автотрансформаторе трехфазного тока (трехфазных регуляторах напряжения) – РНТ.

Все LATR используются для получения выходного напряжения, отличного от входного (преобразователь или регулятор напряжения). Часто их использование оправдано для подключения бытовой техники, номинальное напряжение которой по заявленным производителем характеристикам отличается от U промышленной сети (230/50 В или 380/50 В).

Все типы трансформаторов состоят из нескольких индуктивно связанных обмоток и могут преобразовывать входное напряжение (трансформаторы U) или входной ток (трансформаторы I). Что касается лабораторных автоформовщиков, в которых также есть электрическая связь между обмотками, хотя они активно используются с середины пятидесятых годов прошлого века, они остаются востребованными и по сей день.

Модификация такого устройства со временем существенно изменилась. Ранее для реализации равномерного регулирования по U использовался токосъемный контакт, закрепленный на витках вторичной обмотки, что позволяло быстро изменять параметры напряжения на выходе. Поэтому в лабораторных условиях всегда можно было изменить работу различных устройств и агрегатов, например, изменить скорость двигателя, увеличить или уменьшить яркость освещения или регулировать температуру нагрева паяльника.

В настоящее время LATR имеет множество различных модификаций, наиболее популярными из которых являются LATR-1M и LATR-2M. Однако все модели являются преобразователями напряжения по величине (стабилизаторы U), кроме того, выходной параметр настраивается. Для правильного использования этих типов устройств необходимо обращаться к инструкции по применению LATR.

Как работает ЛАТР

Как уже упоминалось, необходимое выходное напряжение регулируется вручную поворотом ручки, изменяющей движение угольной щетки. В этом случае эта настройка производится при подключении устройства к электросети.

Один из выводов витков обмотки относительно вторичной соединен с угольной щеткой. Второй конец вторичной обмотки является общим на той стороне, где имеется входная сеть. Вращение ручки заставляет щетку двигаться, что, в свою очередь, изменяет количество оборотов и, следовательно, выходное значение U.

Все устройства, которым требуется напряжение, отличное от номинального, подключаются к выходу LATR (к специально установленным клеммам). Питание от сети подается на входные клеммы автотрансформатора.

Перед автотрансформатором установлен вольтметр для вторичной цепи, который способен показывать резкие скачки напряжения (перегрузки), а также позволяет более точно выставить необходимый U на выходе.

ВАЖНЫЙ! Этот вольтметр позволяет правильно выставить необходимое напряжение вторичной цепи, однако для правильной оценки его значения также необходимо измерить U перед потребителем.

Также есть отверстия в корпусе LATR (или вентиляционной решетке, установленной в некоторых моделях), которые обеспечивают вентиляцию внутри и защищают как сердечник, так и обмотку от перегрева.

Изготовление самодельного ЛАТРа

В продаже достаточно готовых устройств, но при необходимости можно сделать это самостоятельно. Лучше всего взять за основу трансформатор на магнитопроводе в форме буквы O или W. Производство ЛАТР на тороидальном железе сводится к его перемотке и требует очень высокой точности при намотке катушки.

Подготовка материала

Для изготовления регулируемого автотрансформатора потребуются:

• Магнитная цепь. Его сечение определяет мощность автотрансформатора.
• Обмоточная проволока. Его сечение зависит от мощности и тока потребления устройства.
• Термостойкая краска. Необходимо пропитать катушку после наматывания ниток. Допускается замена масляной краской.
• Клейкая лента или держатель ленты и корпус с фиксированными разъемами для подключения нагрузки и питания. В корпусе желательно разместить цифровой или аналоговый вольтметр
• Многопозиционный переключатель. Его допустимый ток должен соответствовать току устройства. При необходимости допускается переключение выходов автотрансформатора с помощью стартеров.

Расчет провода

Перед тем, как начать наматывать катушку, необходимо определить сечение провода и необходимое количество витков / вольт (н / в). Этот расчет выполняется по сечению магнитопровода с помощью онлайн-калькуляторов или по специальным таблицам.

Если для изготовления устройства используется ремонтируемый трансформатор, эти параметры определяются имеющимися обмотками:

• подключить трансформатор к сети 220В;
• измерить выходное напряжение V с помощью вольтметра;
• выключить прибор;

• разобрать магнитопровод;
• размотать вторичную обмотку, считая количество витков N;
• по формуле n / v = N / V рассчитать количество витков / вольт – основной параметр для расчета катушки;
• измерить сечение провода первичной обмотки.

Совет! Если первичная обмотка не была пропитана краской и разматывается без нарушения изоляции, допустимо использовать ее для намотки катушки автотрансформатора.

Схема

Перед началом работ составляется схема обмотки с указанием количества витков и напряжения на каждой из клемм. В отличие от обычного трансформатора, автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая изображена на одной стороне линии, символизирующей магнитную цепь.

Для расчета витков необходимо определить количество кабелей. Это зависит от количества положений многопозиционного переключателя. Один из ответвлений может быть таким же, как сетевой вывод:

• определить и указать на схеме напряжение V каждого из положений переключателя;
• рассчитайте необходимое количество витков между розетками по формуле N = (n / v) * (V²-V³), где V¹, V², V³ и т д. – напряжение на последовательных клеммах;
• укажите на схеме количество витков между каждым из отводов.

Совет! Если необходимо сделать повышающий автотрансформатор, необходимое количество витков добавляется к первичной обмотке. Для этого допустимо использовать провод, удаленный от вторичной обмотки.

Намотка катушки

После завершения всех расчетов катушка наматывается. Выполняется на готовом каркасе либо специально изготавливается вручную, либо с помощью намоточного станка:

• намотано необходимое количество витков в секции;
• делается ветка: из обмоточного провода, не разрывая его, делают петлю длиной 5-20 см и скручивают в жгут;
• после изготовления отвода продолжается наматывание катушки;
• операции 1-3 повторяются до конца намотки;
• готовая упаковка фиксируется скотчем и покрывается лаком или лаком.

Процесс сборки

После окончания намотки и высыхания краски автотрансформатор собирается:

• идет магнитопровод;
• собранный прибор устанавливается в корпус;
• подключаются многопозиционный переключатель и вольтметр;
• собранный автотрансформатор подключается к клеммам.

Проверка

После монтажа нужно проверить работоспособность устройства:

• первичная обмотка аппарата подключена к сети;
• напряжение измеряется в каждом из положений переключателя и данные сравниваются с расчетными;
• через 20 минут трансформатор выключают и проверяют на нагрев – при его отсутствии проводят повторные испытания под нагрузкой.

Когда необходим лабораторный автотрансформатор?

Многие знают, что стабилизатор можно использовать для коррекции напряжения в сети. Так для чего нужен автотрансформатор? Существуют ли особые условия для его использования или оба этих устройства выполняют одну и ту же функцию? Ниже мы рассмотрим эти проблемы более подробно.

Необходимо откорректировать показатели тока в электрической сети из-за нестабильного электроснабжения и связанных с этим сильных скачков напряжения. Вообще нормальным отклонением считается 10-15 В, большинство современных электроприборов рассчитаны на такие перепады, поэтому проходят они практически незаметно. Если напряжение в однофазной сети повышается до 260-270 В, это может привести к выходу из строя бытовой техники, инструментов и оборудования, которые в это время работают. При пониженном напряжении включить мощное оборудование не получится.

 

Из этой ситуации можно выйти, искусственно регулируя напряжение с помощью стабилизатора или автотрансформатора. Разница лишь в том, что первый вариант подходит для использования в сети, где постоянно происходят скачки напряжения, то есть напряжение может резко падать, возрастать, но потом снова нормализоваться. Стабилизатор приспособится к этим изменениям и будет подавать на нагрузку только 220 В. Что касается автотрансформатора лабораторного, то у него нет такой возможности, так как он не рассчитан на автоматическое изменение параметров. При его использовании выходное напряжение будет изменяться пропорционально изменению напряжения в базовой сети. То есть в случае, если напряжение 180 В, с помощью автотрансформатора его можно увеличить до 220 В, но как только оно поднимется до 220 В, на подключенную нагрузку будет подаваться ток с напряжением 260 В. Это тоже может повредить все работающее оборудование… Поэтому при частых колебаниях в электросети лучше использовать стабилизатор. Если есть постоянное падение напряжения и его величина примерно на одном знаке, что чаще всего бывает в загородных или коттеджных поселках, то подойдет автотрансформатор.

Но это не единственный случай, когда рекомендуется использование именно этого устройства. Если необходимо специально снизить напряжение в сети, например, для подключения электрооборудования, рассчитанного на 110 В, стабилизаторы вряд ли смогут обеспечить такие показатели, так как в большинстве случаев их рабочий диапазон составляет от 135 до 250 В или От 150 до 290 В работают в более широком диапазоне, что позволяет использовать их для следующих целей:

• для тестирования высокочувствительного медицинского и промышленного оборудования.
• наладить работу сложной радиоэлектроники.
• для ремонта магнитол и других электроприборов в автомобиле.
• для зарядки аккумуляторов автомобилей и оборудования.
• для питания устройств и оборудования нестандартным напряжением.

Поэтому регулятор напряжения необходим для поддержания штатного напряжения в сети в небольшом диапазоне отклонений. Автотрансформатор лабораторный предназначен для питания потребителей нестандартными показателями напряжения, так как позволяет устанавливать практически любое значение в широком диапазоне.

Нужен ли LATR в вашем случае? Следовательно, для его реальной работы необходимо учитывать несколько факторов. Как правильно выбрать модель, мы расскажем ниже.

Основные сферы применения ЛАТР

Все эти типы автотрансформаторов имеют довольно узкое применение в силу конструктивных особенностей, а именно:

• В лабораториях различных научно-исследовательских институтов и предприятий проводятся испытательные работы в связи с оборудованием, работающим на переменном токе, а также стабилизатором U для понижения сетевого напряжения (на входе).
• Для настройки, отладки промышленных устройств, электронного и высокочувствительного оборудования, а также большинства устройств, для работы которых требуется низкий уровень U.
• В качестве зарядного устройства.
• В ЖКХ.
• В учебных заведениях для лабораторных работ.

Однако, если в электрической сети постоянно присутствует нестабильный U-уровень, использование ЛАТР не будет оправдано, так как в таких случаях требуется установка стабилизатора.

Что происходит при подаче напряжения на автотрансформатор

Когда через обмотку протекает переменный ток, в сердечнике (магнитной цепи) автотрансформатора образуется переменный магнитный поток, который циркулирует по замкнутому магнитному сердечнику, проникая во ВСЕ витки обмотки.

Проще говоря, когда ток подключен к первичной обмотке – в нашем примере при 18 витках магнитный поток, текущий через сердечник, проходит через всю обмотку, все 20 витков. Напряжение на первичной обмотке (в точках соединения A1 и X) остается 220 В или, если распределять 220/18 = 12 222 на каждый виток… Вольт на каждый.

Теперь, чтобы узнать, какое напряжение образуется на всех 20 витках, в точках а2 и Х подключаем нагрузку, своеобразное электрическое устройство – это будет вторичная обмотка автотрансформатора. На схеме условно указываем нагрузку, электрическое устройство, подключенное к этой обмотке, напряжение U2 и количество витков между контактами W2 = 20.

Взаимосвязь между обмотками автотрансформатора выражается следующей формулой:

U1 / w1 = U2 / w2, где U1 – напряжение на первой обмотке, U2 – напряжение на второй обмотке, w1 – количество витков первой обмотки, w2 – количество витков второй обмотки.

Из этой формулы следует, что напряжение на вторичной обмотке изменяется по отношению к напряжению первичной обмотки пропорционально разности витков. В нашем примере один виток первичной обмотки соответствует 12,22 .. Вольт, в то время как вторичная обмотка имеет еще 2 витка, соответственно, общее напряжение обмотки на 24,44 .. Вольт выше.

Это подтверждается простым расчетом:

U1 / w1 = U2 / w2,

220 Вольт / 18 оборотов = U2 / 20 витков,

U2 = 220 * 20/18 = 244,44 В

Автотрансформатор, у которого на вторичной обмотке повышается напряжение, называется повышающим.

Зная соотношение между обмотками, мы можем рассчитать коэффициент трансформации, значение, которое позволяет легко определить изменение входных параметров (напряжение, сопротивление, ток) на вторичной обмотке.

Коэффициент трансформации рассчитывается по следующей формуле: U1 / U2 = w1 / w2

В нашем случае получается 220 / 244,44 = 18/20 = 0,9

Теперь посмотрим, как изменится напряжение на остальных контактах.

Подключаем нагрузку к контактам а3 и Х нашего автотрансформатора, количество витков w3 для этой обмотки – 16, напряжение обозначено как U3.

По этой же формуле рассчитываем напряжение:

U1 / w1 = U3 / w3 = 220/18 = U3 / 16, отсюда следует, что U3 = 220 * 16/18 = 195,55 .. Вольт, а коэффициент трансформации U1 / U3 = w1 / w3 = 220/195, 55 = 18/16 = 1,125, это ступенчатая обмотка.

Автотрансформатор, в котором снижается напряжение на вторичной обмотке, называется понижающим.

Теперь, зная коэффициенты трансформации на всех выводах автотрансформатора, мы можем легко определить, например, каким будет напряжение на вторичной обмотке, если изменится напряжение источника электрического тока:

Так, например, при напряжении источника переменного тока на первичной обмотке 200 В этот трансформатор имеет:

– на контактах а2 и Х при коэффициенте трансформации k1 = 0,9 напряжение будет U2 = 200 В / 0,9 = 222,22 В

– на контактах а3 и Х при коэффициенте трансформации k2 = 1,125 напряжение U3 = 200 / 1,125 = 177,77 В

ПРАВИЛО: Если коэффициент трансформации k> 1 – то трансформатор понижающий, если k <1, то повышающий.

Чаще всего стандартный автотрансформатор имеет больше проводников, чем наш пример, больше шагов для регулировки входного напряжения или тока.

Изменение силы тока в автотрансформаторе

В зависимости от силы тока существует простое правило: ток в обмотке более высокого напряжения меньше, чем ток в обмотке более низкого напряжения.

Другими словами, если используется понижающий ответвитель от первичной обмотки автотрансформатора, ток на вторичной обмотке будет выше, а напряжение будет ниже, и наоборот, если используется повышающий ответвитель, то ток на вторичной обмотке будет ниже, а напряжение будет выше.

Мощности на обеих обмотках примерно одинаковы, поэтому по закону OMA:

I1U1 = I2U2, где I1 – ток в первичной обмотке, I2 – ток во вторичной обмотке, U1 – напряжение в первичной обмотке, U2 – напряжение во вторичной обмотке.

В результате ток, например, в первичной обмотке рассчитывается следующим образом: I1 = U2 * I2 / U1

Зная, как меняется ток, можно заранее выбрать подходящие силовые кабели и автоматические защиты.

Теперь, когда вы знакомы с принципом работы автотрансформатора и знаете его конструкцию, давайте разберемся, что они из себя представляют, их назначение и места применения, в чем их плюсы и минусы и чем они принципиально отличаются от трансформаторов общепринятый. Обо всем этом и многом другом читайте во второй части статьи. Присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте, следите за выходом новых материалов!

Советы и рекомендации

В настоящее время наряду с однофазными устройствами широко используются и трехфазные устройства, различающиеся по намотке. Есть современные трехфазные двух- и трехцепные автотрансформаторы.

Основные защитные свойства автотрансформатора представлены в нескольких вариантах:

• дифференциального типа, предотвращающего поломки при любых нарушениях в обмотке;
• принцип обрезки тока, который устраняет проблемы, возникшие на измельчителях или на подъездах;
• высокоэффективная максимальная токовая защита, четко срабатывающая при повреждении агрегата;
• газообразная форма, также указывающая на выделение или уменьшение количества маслянистой жидкости.

Трансформаторы тока являются важным защитным свойством релейного типа. Схема подключения трансформатора тока – варианты установки доступны на нашем сайте.

Для чего нужен заземляющий провод? Подробнее о цели мы рассмотрим ниже.

Конструкция обеспечивает защиту в случае короткого замыкания или перегрузки, но устройство нельзя использовать, если вы заметили повреждение изоляционного слоя, вы заметили неисправность в участках подключения, есть внешние звуки или вибрации, которые слишком громкие, и устройство имеет ярко выраженные трещины или многочисленные сколы на корпусе.

Видео на тему