Ototransformatörler yükseltici ve düşürücü, tek fazlı ve üç fazlı olabilir. Ev aletlerine güç sağlamak, asenkron elektrik motorlarını çalıştırmak ve endüstriyel elektrik ağlarında kullanılırlar. Günlük yaşamda, ototransformatörler, şebeke voltajının çok yüksek veya çok düşük olması durumunda düzenlenmesi için kullanılır. Endüstride, elektrik motorlarının başlangıç akımlarını azaltmak ve kayıpları azaltmak için güç hatlarındaki voltajı artırmak için kullanılırlar.
Bir ototransformatör ile bir transformatör arasındaki fark nedir?
Geleneksel bir transformatörde, birincil ve ikincil sargılar elektriksel olarak bağlı değildir; enerji, aralarında bir manyetik alan aracılığıyla aktarılır. Ototransformatörün aslında kabloların uzandığı bir sargısı vardır. Elektromanyetik bağlantıya ek olarak, bir ototransformatörün sargıları elektriksel olarak da bağlanır.
Otomatik transformatör cihazı
En basit durumda, kapalı bir manyetik devre üzerinde seri olarak bağlanmış iki sargı vardır. Enerji kaynağının ve yükün bağlantı seçeneğine bağlı olarak ototransformatör, yükseltici veya düşürücü olarak çalışabilir.
Çıkış voltajının (Variac, LATR) manuel olarak düzenlenmesi için bir mekanizma uygulayan bir tasarım vardır. Geri beslemeli otomatik kontrol üniteleri de kullanılır; aslında böyle bir cihaza sahip bir ototransformatöre voltaj dengeleyici denilebilir.
Bir ototransformatörde, sargılar galvanik bir bağlantıya sahip olduğundan enerji yalnızca manyetik akı ile değil aynı zamanda elektriksel olarak da aktarılır. Dönüşüm oranı 1'e ne kadar yakınsa elektromanyetik olarak o kadar az enerji aktarılır.
Aşağıda, kademeli bir ototransformatörün bir diyagramını görüyorsunuz, birincil sargıya alternatif bir voltaj kaynağı bağlı ve ikincil sargının terminallerine akkor lamba şeklinde bir yük bağlı.
Boş modda, ototransformatör normal bir transformatör gibi çalışır. Bir yük bağlandığında, çekirdekte ortaya çıkan alternatif manyetik akı, enerji kaynağının EMF'sine doğru yönlendirilen sekonder sargının dönüşlerinde bir EMF'yi indükler. Bu nedenle sekonder sargıdan akan akım, yük akımı ile primer devre akımı arasındaki farka eşittir. Bu, ikincil sargının küçük çaplı telden yapılmasına olanak sağlar. Bakırdaki tasarruflar ne kadar küçük olursa, dönüşüm katsayısı birlikten o kadar farklı olur.
Bir ototransformatör, bir transformatörden daha verimlidir ve dönüşüm oranının birlikten çok farklı olmaması koşuluyla üretimi daha ucuzdur. Güvenlik açısından önemli bir dezavantaj, sargılar arasında galvanik izolasyonun bulunmamasıdır.
Ototransformatörler (LATR), elektrik mühendisliği ile ilgili çeşitli çalışmalarda alternatif akım voltajını sorunsuz bir şekilde düzenlemek için kullanılır. Çoğunlukla ev aletlerinde ve inşaatlarda voltajı değiştirmek için kullanılırlar.
Ototransformatör, transformatör türlerinden biridir. Bu cihazdaki iki sargı doğrudan birbirine bağlıdır. Bunun sonucunda aralarında biri elektromanyetik, diğeri elektriksel olmak üzere iki tür iletişim ortaya çıkar. Bobinin farklı voltaj çıkış değerlerine sahip birkaç terminali vardır. Geleneksel bir transformatörden farkı, güçteki kısmi bir değişiklik nedeniyle artan verimliliktir.
Tasarım özellikleri
Transformatörler, elektrik enerjisini voltajla değiştirmeye yarayan endüktif bir kuplajın bulunduğu, 2 veya daha fazla sargıya sahip elektrikli ekipmanlardır.
Bir ototransformatör için yalnızca bir sargı veya diğer transformatörler için ferromanyetik özelliklere sahip bir çekirdeğe sarılmış manyetik akı ile kaplanmış birkaç sargı olabilir.
Günümüzde 1 fazlı transformatörler (LATP) popülerlik kazanmıştır. Bu, her iki sargının da birbirinden izole edilmediği, ancak doğrudan bir bağlantıya sahip olduğu, bu nedenle elektromanyetik iletişime ek olarak bir elektrik bağlantısına sahip olduğu bir transformatörün laboratuvar versiyonudur. Böyle ortak bir bobin birkaç terminalle donatılmıştır. Çıkışlarında farklı voltajlar elde edebilirsiniz.
Çalışma prensibi
Ototransformatörler tasarım özelliklerinden dolayı hem alçak hem de yüksek gerilim üretebilmektedirler. Şekilde voltaj azaltımı ve artışı olan ototransformatörlerin devreleri gösterilmektedir.
Alternatif bir akım kaynağını X ve “a”ya bağlarsanız, bir manyetik akı oluşturulur. Bu anda bobinin sarımlarında aynı değerde bir potansiyel farkı indüklenir. Sonuç olarak, X ile "a" arasında, 1. dönüşün EMF değerinin bu noktalar arasındaki aralıkta bulunan sargının dönüş sayısı ile çarpımına eşit bir EMF görünür.
Tüketici yükü bobine X ve “a” terminallerine bağlandığında, ikincil bobin akımı bu noktalar arasındaki sargı bölümünden akacaktır. Primer ve sekonder akımların üst üste bindiği dikkate alınırsa X ile “a” arasında önemsiz bir akım geçecektir.
Ototransformatörün çalışmasının bu özelliği nedeniyle, sarımın ana kısmı küçük kesitli telden yapılmıştır ve bu da maliyetini düşürür. Gerilimi küçük sınırlar içinde değiştirmek gerekiyorsa, bu tür ototransformatörlerin (LATR) kullanılması tavsiye edilir.
Ototransformatör türleri
Çeşitli ototransformatör türleri uygulama alanı bulmuştur:
- VU-25 - B transformatörlerin koruyucu devrelerindeki ikincil akımları yumuşatmaya yarar.
- ATD— güç 25 watt, uzun ömürlü, eski bir tasarıma sahip ve az kullanılmış.
- LATR-1 127 volt uygulamalara uygundur.
- LATR-2 220 volt voltajla kullanılır.
- DATR-1, zayıf tüketicilere hizmet eder.
- RNO- ağır yükler için.
- ATCN Televizyon cihazlarının ölçülmesinde kullanılır.
Ototransformatörler ayrıca güce göre bölünür:
- 1000 volta kadar düşük güç;
- Orta güç, 1000 voltun üzerinde;
- Güç.
Laboratuvar ototransformatörleri
Bu tasarım seçeneği, alçak gerilim şebekelerinde laboratuvarlardaki voltajı düzenlemek için kullanılır. Bu tür tek fazlı LATR'ler, üzerine bir yalıtımlı bakır tel tabakasının sarıldığı halka şeklinde bir ferromanyetik çekirdekten yapılır.
Sargının çeşitli yerlerinde dallar şeklinde sonuçlar çıkarılır. Bu, voltajı sabit bir dönüşüm oranıyla artırma veya azaltma özelliğine sahip ototransformatörler gibi cihazların kullanılmasını mümkün kılar. Sargının üstünde yalıtımın temizlendiği dar bir yol vardır. Bir rulo veya fırça teması onun üzerinde hareket ederek ikincil voltajın sorunsuz bir şekilde değişmesine izin verir.
Sargıdaki yük ve ağ akımı birbirine doğru yönlendirildiğinden ve değer olarak yakın olduğundan, bu tür laboratuvar ototransformatörlerinde dönüş kısa devreleri oluşmaz. LATR kapasiteleri 0,5 ile 7,5 kVA arasında değişir.
Üç fazlı transformatörler
Diğer tasarım seçeneklerine ek olarak, ototransformatörlerin üç fazlı versiyonları da bulunmaktadır. Üç veya iki sargıları vardır.
Çoğunlukla ayrı bir nötr noktaya sahip bir yıldız şeklinde bağlanırlar. Yıldız bağlantı, cihazın yalıtımı için hesaplanan voltajın azaltılmasını mümkün kılar. Gerilimi azaltmak için A, B, C terminallerine güç verilir ve a, b, c terminallerinden çıkış elde edilir. Gerilimi artırmak için her şey tam tersi yapılır. Bu tür transformatörler, güçlü elektrik motorlarını çalıştırırken voltaj seviyesini düşürmek ve ayrıca elektrikli fırınlarda voltajı kademeli olarak düzenlemek için kullanılır.
Yüksek voltajlı ototransformatörler, yüksek voltajlı ağ sistemlerinde kullanılır. Ototransformatörlerin kullanımı enerji sistemlerinin verimliliğini optimize eder, enerji taşıma maliyetlerinin azaltılmasını mümkün kılar, ancak aynı zamanda kısa devre akımlarının artmasına da katkıda bulunur.
Çalışma modları
- Ototransformatör.
- Kombine.
- Transformatör.
Ototransformatörlerin, yağ sıcaklığı kontrolüne uygunluk da dahil olmak üzere çalışma gereksinimleri karşılanırsa, aşırı ısınmadan veya arızalanmadan uzun süre çalışabilir.
Avantajlar ve dezavantajlar
Aşağıdaki avantajlar vurgulanabilir:
- Avantajı yüksek verimliliktir, çünkü transformatör gücünün yalnızca küçük bir kısmı dönüştürülür ve bu, çıkış ve giriş voltajları küçük miktarda farklılık gösterdiğinde önemlidir.
- Bobinlerde ve çelik çekirdekte bakır tüketimi azaltıldı.
- Ototransformatörün küçültülmüş boyutları ve ağırlığı, kurulum sahasına iyi taşıma koşulları yaratılmasını mümkün kılar. Transformatörün daha büyük bir güce ihtiyaç duyması durumunda, nakliye ile nakliye için izin verilen boyut ve ağırlık sınırlamaları dahilinde üretilebilir.
- Düşük maliyetli.
- Sargıya bağlı hareketli akım toplama kontağından voltajın düzgün şekilde çıkarılması.
Ototransformatörlerin dezavantajları:
- Çoğu zaman, bobinler topraklanmış nötr olan bir yıldıza bağlanır. Diğer şemalara göre bağlantılar da mümkündür, ancak bunların uygulanması nadiren kullanılmasının bir sonucu olarak rahatsızlığa neden olur. Nötr bir dirençle veya kör bir yöntem kullanılarak topraklanmalıdır. Ancak unutmamalıyız ki, topraklama direnci, herhangi bir fazın toprağa kısa devre yaptığı anlarda fazlar arasındaki potansiyel farkının aşılmasına izin vermemelidir.
- Ototransformatörün girişinde fırtına sırasında artan aşırı gerilim potansiyeli, hat kapatıldığında kapanmayan tutucuların takılmasını gerekli kılar.
- Elektrik devreleri birbirinden (birincil ve ikincil) izole edilmemiştir.
- Düşük voltajın yüksek voltaja bağımlılığı, bunun sonucunda yüksek voltajdaki arızalar ve dalgalanmalar düşük voltajın stabilitesini etkiler.
- Birincil ve ikincil sargılar arasında düşük sızıntı akısı.
- Sargılar arasında elektriksel bir bağlantı olduğundan, yüksek gerilim için her iki sargının yalıtımının yapılması gerekir.
- 6-10 kilovoltluk ototransformatörler, voltajı 380 volta düşürülmüş güç olarak kullanılamaz çünkü insanlar bu tür ekipmanlara erişebilir ve bir kaza nedeniyle birincil sargıdan gelen voltaj ikincil sargıya ulaşabilir.
Başvuru
Ototransformatörlerin insan faaliyetinin çeşitli alanlarında geniş bir kullanım alanı vardır:
- Endüstriyel ve ev tipi elektrikli ekipmanların, otomatik kontrol cihazlarının kurulumu, çalıştırılması ve test edilmesi için düşük güçlü cihazlarda, tezgahlarda (LATR'ler) laboratuvar koşullarında, iletişim cihazlarında ve cihazlarında vb.
- 3 fazlı ototransformatörlerin güç versiyonları, elektrik motorlarının başlangıç akımını azaltmak için kullanılır.
- Enerji endüstrisinde, yüksek voltajlı ağları benzer voltajdaki ağlara bağlamak için güçlü ototransformatör modelleri kullanılır. Bu tür cihazlardaki dönüşüm oranı genellikle 2 - 2,5'i geçmez. Gerilimi daha da büyük ölçekte değiştirmek için başka cihazlar gerekir ve ototransformatörlerin kullanımı pratik olmaz.
- Metalurji.
- Araçlar.
- Ekipman üretimi.
- Petrol ve kimyasal üretimi.
- Eğitim kurumları LATR'leri fizik ve kimya derslerinde deneyleri göstermek için kullanır.
- Dalgalanma Koruyucuları.
- Makineler ve kayıt cihazları için yardımcı ekipmanlar.
Bir ototransformatör nasıl seçilir
Öncelikle ototransformatörün nerede kullanılacağını belirleyin. Bir kuruluştaki güç ekipmanını test etmek için bir modele ihtiyaç duyulursa, ancak onarımlar sırasında bir araba radyosuna güç sağlamak için tamamen farklı bir modele ihtiyaç vardır.
- Güç. Tüm tüketicilerin yükünü hesaplamak gerekir. Toplam güçleri ototransformatörün gücünü aşmamalıdır.
- Ayar aralığı . Bu parametre cihazın hareketine, yani artmasına veya azalmasına bağlıdır. Çoğu zaman cihazlar voltaj düşürücü tiptedir.
- Besleme gerilimi . Ev ağınıza bir ototransformatör bağlamak istiyorsanız, 220 volt için bir cihaz satın almak ve 3 fazlı bir ağ için ise 380 volt için bir cihaz satın almak daha iyidir.
Böyle bir cihazla şebeke voltaj değerlerini değiştirebilir ve belirli bir yük türü için gereken değerleri ayarlayabilirsiniz.
Avantajları ve dezavantajları
Bir ototransformatör ile bir transformatör arasındaki ana tasarım farkı, HV sargısının bir ototransformatör kısmında AG sargısının olmasıdır. Bu bakımdan enerji, yalnızca bu devreler arasındaki manyetik bağlantı nedeniyle değil, aynı zamanda bu devrelerin doğrudan elektriksel bağlantısı nedeniyle de birincil devreden ikincil devreye aktarılır. Tek fazlı, kademeli bir ototransformatörün çalışmasını ele alalım (Şekil 3.2, a).
Sargı bölümü aX, birincil ve ikincil devreler için ortaktır. Akım x'i ihmal ediyoruz. x., MDS denklemini yazıyoruz:
I1 w AX + w aX I2=0.
Bu denklemi w AX sargısının dönüş sayısına bölerek ototransformatör akımları için denklemi elde ederiz:
I 1 + I 2 (w aX / w AX)=0 veya I 1 = - I 2 / k A, (3,5)
burada k A = w AX /w aX - ototransformatörün dönüşüm oranı.-
Ototransformatör sargısının aX dönüşlerinin ortak kısmından, akımların cebirsel toplamına eşit bir I12 akımı geçer;
ben 12 = ben 1 + ben 2. (3.6)
Düşürücü bir ototransformatörde, ikincil akım birincilden daha büyüktür, yani I2>I1. Bundan, bu transformatörde aX dönüşlerinin ortak kısmındaki I12 akımının, ikincil ve birincil akımlar arasındaki farka eşit olduğu sonucu çıkar:
I12 =I 2 -I1. (3.7)
Ototransformatörün dönüşüm oranı birlikten biraz daha büyükse, o zaman I1 ve I2 akımları birbirinden çok az farklıdır ve farkları küçüktür. Bu, ototransformatörün balta sargısının bir kısmını daha küçük kesitli bir telden yapmanızı sağlar.
Birincil devreden ikincil devreye iletilen Spp=U2I2 gücünün tamamını temsil eden bir ototransformatörün çıkış gücü kavramını tanıtalım. Ek olarak, bir manyetik alan tarafından birincil devreden ikincil devreye aktarılan güç olan hesaplanan güç Scalc arasında da bir ayrım yapılır. Bu güce hesaplanmış güç denir çünkü transformatörün boyutları ve ağırlığı bu gücün büyüklüğüne bağlıdır. Bir transformatörde, transformatörün sargıları arasında yalnızca manyetik bir bağlantı olduğundan tüm çıkış gücü hesaplanır. Ancak bir ototransformatörde, birincil ve ikincil devreler arasında manyetik bağlantıya ek olarak bir elektrik bağlantısı da vardır. Bu nedenle hesaplanan güç, çıkış gücünün yalnızca bir kısmıdır, diğer kısmı ise manyetik alanın katılımı olmadan devreler arasında iletilir. Bunu doğrulamak için Spr=I2U2 ototransformatörünün çıkış gücünü bileşenlerine ayıralım. Bunun için (3.7) ifadesini kullanırız ve bundan I 2 =I1+I 12 sonucu çıkar. Bu ifadeyi verim gücü formülünde yerine koyarsak, şunu elde ederiz:
S np =U2I2=U 2 (I 1 +I 12)=U 2 I 1 +U 2 I 12 =S e + S hesaplanan. "(3.8)
Burada S ah --sen 2 I1-- bir ototransformatörün birincil devresinden bu devreler arasındaki elektrik bağlantısı nedeniyle ikincil devreye aktarılan güç.
Bu nedenle, ototransformatör S yarışı = U 2 I12'de hesaplanan güç, üretimin yalnızca bir parçasıdır. Bu, eşit güçteki bir transformatörden daha küçük kesitli bir manyetik iletken kullanan bir ototransformatörün üretilmesini mümkün kılar.
Dolambaçlı dönüşün ortalama uzunluğu da kısalır; Sonuç olarak, ototransformatörün sarılması için bakır tüketimi azalır, aynı zamanda manyetik ve elektriksel kayıplar azalır ve ototransformatörün verimliliği artar.
Bu nedenle, eşit güçteki bir transformatörle karşılaştırıldığında bir ototransformatör aşağıdaki avantajlara sahiptir: daha düşük aktif malzeme tüketimi (bakır ve elektrikli çelik), daha yüksek verimlilik, daha küçük boyut ve maliyet Yüksek güçlü ototransformatörler için verimlilik %99,7'ye ulaşır.
Bir ototransformatörün belirtilen avantajları daha önemlidir, S E gücü ne kadar büyükse ve dolayısıyla çıkış gücünün hesaplanan kısmı o kadar küçüktür.
Bu devreler arasındaki elektriksel bağlantı nedeniyle primerden sekonder devreye aktarılan güç S E ifadesi ile belirlenir.
Se = U2I1 = U2I2/kA = S pr /k A , (3.9)
yani güç miktarı S e ototransformatörün k A dönüşüm oranıyla ters orantılıdır.
Şekil 2'de gösterilen grafikten. Şekil 3.3'te, bir ototransformatörün kullanımının, iki sargılı bir transformatöre göre yalnızca dönüşüm oranının küçük değerlerinde gözle görülür avantajlar sağladığı açıktır. Örneğin, k A = 'da, devreler arasındaki elektriksel bağlantı nedeniyle ototransformatörün tüm gücü ikincil devreye aktarılır (S e / Spr = 1).
En çok k A 2 dönüşüm oranına sahip ototransformatörlerin kullanılması tavsiye edilir. Büyük bir dönüşüm oranıyla, ototransformatörün aşağıdakilerden oluşan dezavantajları baskındır:
Büyük kısa devre akımları düşürücü bir ototransformatör durumunda: a ve X noktaları kapatıldığında (bkz. Şekil 3.2, a), U1 voltajı, çok düşük kısa devre direncine sahip olan Aa dönüşlerinin yalnızca küçük bir kısmına beslenir. Bu durumda ototransformatörler kendilerini kısa devre akımlarının, dolayısıyla kısa devre akımlarının yıkıcı etkisinden koruyamazlar. ototransformatör devresinde bulunan elektrik tesisatının diğer elemanlarının direnci ile sınırlı olmalıdır.
YG tarafı ile AG tarafı arasındaki elektrik bağlantısı; bu, tüm sarımın elektrik yalıtımının arttırılmasını gerektirir.
Ototransformatörleri voltaj düşürme devrelerinde kullanırken, AG ağının kabloları ile toprak arasında, YG tarafındaki kablo ile toprak arasındaki voltaja yaklaşık olarak eşit bir voltaj belirir.
İşletme personelinin elektriksel güvenliğini sağlamak amacıyla, ototransformatörler AG devrelerine YG şebekesinden güç sağlamak için kullanılamaz.
Ototransformatör- bu, manyetik çekirdek üzerinde ortak bir sargıya ve ondan en az üç terminale sahip olan elektromanyetik indüksiyonun etkisine dayanarak, frekansını korurken alternatif akımın voltajını değiştiren bir cihazdır.
Basit bir deyişle, ototransformatörler, yalnızca bir sargının bulunduğu, bazı dönüşleri birincil sargı, bazıları ise ikincil sargı olarak görev yapan bir tür geleneksel gerilim transformatörüdür.
Daha iyi bir anlayış için en yaygın ototransformatör tipinin tasarımına bakalım.
Otomatik transformatör cihazı
Çoğu zaman, standart bir ototransformatör, sarım adı verilen, üzerine bakır telin sarıldığı, halka şeklinde elektrikli çelikten yapılmış bir çekirdek olan toroidal bir manyetik devredir.
Ek olarak, bu tasarımın bir ototransformatör görevi görmesi için ek bir "musluk" vardır - bu sargıdan bir musluk toplamda en az üç kontak içerir;
Ototransformatörün yapısı aşağıdaki resimde oldukça açık bir şekilde gösterilmektedir:
Bu örnekte, bir AC voltaj kaynağının bağlı olduğu uç kontaklara, A - fazına, X - sıfıra bir ototransformatör görebilirsiniz. Bu noktalar arasındaki tüm tel dönüşleri birincil sargı olarak kabul edilir.
Çalışmak için ağdan sağlanandan daha az voltaj gerektiren bir tür elektrikli cihaz olan yük, a2 ve X terminallerine bağlanır. - bu kontaklar arasındaki dönüşler zaten ikincil sargıdır.
Gördüğünüz gibi, ototransformatörün yalnızca bir sargısı vardır, ancak farklı bağlantı noktalarında ölçülürse voltaj farklı olacaktır, neden değişir ve ne kadar (dönüşüm oranı) nasıl belirleneceğini aşağıda ele alacağız.
Diyagramlarda ototransformatör tanımı
Bu arada, herhangi bir şemada bir ototransformatörü oldukça kolay bir şekilde tanımlayabilir ve onu normal bir transformatörden ayırt edebilirsiniz, çoğu zaman bu şekilde belirlenir:
Gördüğünüz gibi, ototransformatör tüm ana elemanlarını şematik olarak gösterir: düz bir çizgi, bir tarafında tek bir sargının bulunduğu çelik bir çekirdektir - birkaç musluğun bulunduğu dalgalı bir çizgi şeklinde.
Normal bir transformatörle karıştırılmamalıdır çünkü diyagramında çekirdeğin her iki yanında en az iki sargı bulunacaktır.
Bu makalenin ikinci bölümünde bir ototransformatör ile geleneksel bir gerilim transformatörü arasındaki temel farklardan daha ayrıntılı olarak bahsedeceğim.
Bir ototransformatörün çalışma prensibi
Şimdi ise ototransformatörlerin temel çalışma prensibini daha iyi anlamak için içlerinde meydana gelen süreçleri ele alalım.
Örnek olarak, çıkış voltajını artırabilen veya başlangıçtaki voltaja göre azaltabilen bir ototransformatörü alacağız. Hesaplama kolaylığı için bakır telin toplam sarım sayısı 20'dir;
Gördüğünüz gibi bu modelde zaten ortak sargıya dört bağlantı noktası var: A1, a2, a3 ve X.
A1 ve N kontaklarına, örneğin standart bir şehir elektrik ağından gelen voltajla (U1) güç kaynağına bir alternatif elektrik akımı kaynağı bağlanır, bizim durumumuzda standart 220V'dir. Bu noktalar arasında toplam 18 sarım bakır tel vardır; spiralin bu bölümü, ototransformatörün birincil sargısı olarak kabul edilir.
Bir ototransformatöre voltaj uygulandığında ne olur?
Ototransformatörün çekirdeğinde (manyetik devre) sarımdan alternatif akım aktığında, kapalı bir manyetik çekirdek boyunca dolaşan ve sarımın TÜM dönüşlerine nüfuz eden alternatif bir manyetik akı oluşur.
Basitçe söylemek gerekirse, akım birincil sargıya bağlandığında - örneğimizde 18 tura kadar, çekirdekten akan manyetik akı, 20 dönüşün tümü boyunca sargının tamamına nüfuz eder. Birincil sargıdaki voltaj (A1 ve X bağlantı noktalarında) 220 V olarak kalır veya her dönüşe dağıtılırsa her biri için 220/18 = 12,222... Volt.
Şimdi, 20 turun tamamında a2 ve X noktalarına hangi voltajın üretildiğini bulmak için bir yük, bir tür elektrikli cihaz bağlarız - bu, ototransformatörün ikincil sargısı olacaktır. Diyagramda yükü, bu sargıya bağlı belirli bir elektrikli cihazı, voltajı U2'yi ve kontaklar arasındaki dönüş sayısını W2 = 20'yi koşullu olarak göstereceğiz.
Bir ototransformatörün sargıları arasındaki ilişki aşağıdaki formülle ifade edilir:
U1/w1 = U2/w2 , Burada U1 birinci sargıdaki gerilim, U2 ikinci sargıdaki gerilim, w1 birinci sargının sarım sayısı, w2 ikinci sargının sarım sayısıdır.
Bu formülden, ikincil sargıdaki voltajın, birincil sargının voltajına göre, dönüşlerdeki farkla orantılı olarak değiştiği anlaşılmaktadır. Örneğimizde primer sargının bir dönüşü 12,22..Volt, sekonder sargının 2 dönüşü daha varken, toplam sargı voltajı 24.44..Volt daha yüksektir.
Bu basit bir hesaplamayla kanıtlanmıştır:
U1/w1 = U2/w2,
220 Volt/18 Dönüş=U2/20 Dönüş,
U2 = 220*20/18 = 244,44V
İkincil sargıdaki voltajın arttığı bir ototransformatöre yükseltici denir.
Sargılar arasındaki ilişkiyi bilmek, dönüşüm oranını hesaplayabiliriz, sekonder sargıdaki giriş parametrelerindeki (voltaj, direnç, akım) değişikliğin belirlenmesini kolaylaştıran bir değer.
İLEDönüşüm katsayısı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: U1/U2=w1/w2
Bizim durumumuzda 220/244,44=18/20=0,9 çıkıyor
Şimdi kalan kontaklardaki gerilimlerin nasıl değiştiğini görelim.
Yükü ototransformatörümüzün a3 ve X kontaklarına bağlıyoruz, bu sargıdaki w3 dönüş sayısı 16, voltajı U3 olarak belirtiyoruz.
Aynı formülü izleyerek voltajı hesaplıyoruz:
U1/w1 = U3/w3 = 220/18=U3/16, bundan şu sonuç çıkar: U3 =220*16/18 = 195,55.. Volt ve dönüşüm oranı U1/U3=w1/w3=220/195 . 55=18/16=1.125, bu sarım aşağı yönlü bir sarımdır.
İkincil sargıdaki voltajın azaldığı bir ototransformatöre kademeli olarak denir.
Artık ototransformatörün tüm terminallerindeki dönüşüm oranlarını bilerek, örneğin elektrik akımı kaynağının voltajı değişirse sekonder sargıdaki voltajın ne olacağını kolayca belirleyebiliriz:
Örneğin, Birincil sargıdaki AC kaynak voltajı 200V olduğunda bu transformatörde:
a2 ve X kontaklarında k1=0,9 dönüşüm oranıyla gerilim U2=200V/0,9= 222,22 V olacaktır.
a3 ve X kontaklarında, k2=1,125 dönüşüm oranıyla gerilim U3=200/1,125=177,77 V'dir.
KURAL: Eğer dönüşüm oranı k>1 ise transformatör azaltılır, ancak k ise<1, то повышающий.
Çoğu zaman, standart bir ototransformatörün örneğimizdekinden daha fazla sayıda terminali vardır; gelen voltajı veya akımı ayarlamak için daha fazla sayıda aşama.
Ototransformatörlerin mantıksal gelişimi, farklı dönüşüm oranlarına sahip çok fazla ek kademeye sahip olmayan AYARLANABİLİR OTOTRANSFORMATÖRLER olarak adlandırılanların ortaya çıkmasıydı ve ikincil sargının dönüş sayısı, hareketli kontağın hareket ettirilmesiyle değişir - bunun hakkında daha fazlasını okuyun .
Bir ototransformatördeki akım gücünün değiştirilmesi
Mevcut güç için basit bir kural var: Yüksek gerilim sargısındaki akım, alçak gerilim sargısındaki akımdan daha azdır.
Başka bir deyişle, bir ototransformatörün birincil sargısından bir düşürücü kademe kullanılırsa, o zaman ikincil sargıdaki akım daha yüksek ve voltaj daha düşük olacaktır ve bunun tersi, bir yükseltici kademe kullanılırsa, o zaman sekonder sargıdaki akım daha düşük ve voltaj daha yüksek olacaktır.
OMA yasasına göre her iki sargının güçleri yaklaşık olarak aynıdır:
I1U1 = I2U2, burada I1 primer sargıdaki akım, I2 sekonder sargıdaki akım, U1 primer sargıdaki gerilim, U2 sekonder sargıdaki gerilimdir.
Buna göre örneğin primer sargıdaki akım şu şekilde hesaplanır: I1 = U2*I2/U1
Akımın nasıl değiştiğini bilerek doğru güç kablolarını ve otomatik koruyucu ekipmanı önceden seçebilirsiniz.
Artık bir ototransformatörün çalışma prensibini bildiğinize ve tasarımını bildiğinize göre, bunların ne olduğuna, amaçlarına ve uygulama yerlerine, artılarının ve eksilerinin neler olduğuna ve geleneksel transformatörlerden temel olarak nasıl farklı olduklarına bakalım. Tüm bunları ve çok daha fazlasını bu makalenin ikinci bölümünde okuyun. VKontakte grubumuza abone olun, yeni materyaller için bizi takip etmeye devam edin!
Asıl fark ototransformatör her zamankinden trafo iki sargısının mutlaka birbiriyle bir elektrik bağlantısına sahip olması, bir çubuğa sarılmaları, gücün sarımlar arasında elektromanyetik indüksiyon ve elektrik bağlantısı yoluyla birleşik bir şekilde aktarılmasından oluşur. Bu, makinenin boyutunu ve maliyetini azaltır (bunun nedenleri ve hesaplanması aşağıda verilmiştir). Ototransformatör iki sargılı ve çok sargılı yapılabilir; ototransformatörlerin bu modifikasyonlarının her biri mutlaka yüksek voltaj sargıları içerir ( yüksek voltaj - giriş) ve CH ( orta gerilim - çıkış), elektriksel olarak birbirine bağlanır. Çok sargılı modellerde bir veya daha fazla AG sargısı bulunur ( alçak gerilim), ilk ikisiyle yalnızca endüktif elektromanyetik bağlantıya sahiptir. Üç fazlı bir ototransformatörde, HV ve OG sargıları, katı topraklanmış bir nötr U 0 (Şekil 1'deki 0 noktası) ile bir yıldıza bağlanır ve LV sargıları mutlaka bir C üçgenine bağlanır. Şekil 1'den HV sargısının ortak bir sargı OA m içerdiği görülebilir. , aslında CH sargısını ve A m A seri sargısını oluşturur .
Nominal yük modunda çalışan bir ototransformatördeki akımların sargılar arasındaki dağılımı aynı değildir. A m A seri sargısında, HV - I A yük akımı geçer. Elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, ototransformatörün çekirdeğinde, OG sargısında bir I Am akımını indükleyen bir manyetik akı oluşturulur. Böylece, ortak sargı CH'nin akımı, elektrik bağlantılı (HV ve CH) seri sargı I A'nın akımlarının ve aynı sargıların manyetik bağlantısı boyunca I Am akımının toplamından oluşur - I CH =I A +I Am.
Pirinç. 1. Ototransformatör sargıları: 1 - üç faz; 2 - Tek aşama
Ototransformatörün çıkışındaki güç değeri, girişindeki güce eşittir. AG sargısının yokluğunda, YG gücü OG gücüne eşittir; bu, elektrik bağlantısı yoluyla ototransformatörün nominal gücü S nom'dur. HV sargısının U HV nominal gerilimi ile seri sargının I HV nominal akımının çarpımına eşittir.
Elektromanyetik olarak iletilen nominal gücün bir parçası olan ototransformatörün tipik gücü de hesaplanır.
S t =S nom* a in, Nerede ve =1-U CH /U VN'de- ototransformatörün karlılık katsayısı. Nominal güçteki tipik gücün payını belirler; ne kadar küçük olursa, çekirdeğin (manyetik çekirdek) boyutları ve kesitleri ve ototransformatörün tam nominal güce göre hesaplanmayan sargıları o kadar küçük olur, ancak sadece kendi adına - tipik güç. Bu nedenle ototransformatörlerin üretimi aynı güçteki geleneksel transformatörlere göre çok daha ucuzdur.
Ortak sargıdaki güç, bir ototransformatörü çalıştırırken kontrol edilmesi gereken ana parametrelerden biridir; uzun vadeli modda bunun aşılması kabul edilemez. Şekil 1, ortak bir sargı üzerindeki yükü ölçmek için bir ampermetre bağlama seçeneklerini ve bir ototransformatör seçeneğini göstermektedir.
Dönüşüm oranı ne kadar düşükse (UCH ve U HV değerleri ne kadar yakınsa), ototransformatörlerin kullanımı o kadar karlı ve üretimi o kadar ucuz olur.
Ototransformatörlerin bir diğer büyük avantajı, tüketicilerin güç beslemesini kesmeden yük altında voltajı düzenleme yeteneğidir. Çoğu ototransformatör, kontrol sargısının kademelerini değiştirmek için bir yöntem kullanır. Bu ayar kademeleri daha az yüklü HV sargısından alınır; özel cihazlar - kademe anahtarları işleme dahil edilen dönüş sayısını değiştirir, böylece dönüşüm oranını ve çıkış voltajını artırır veya azaltır. Bu tür bir düzenleme, manuel ve otomatik modlarda mümkündür (geribildirimli izleme sistemleri kullanıldığında, bu, ototransformatörü bir voltaj dengeleyici yapar). Tüketicilere güç sağlamak için çıkış voltajının kalitesine ilişkin gereksinimler, bu tür cihazların kullanımını ve önemini belirler.
Şekil 2, HV tarafındaki (1) ve OG tarafındaki (2) ototransformatör üzerindeki A m çıkışının voltajını düzenlemek için devreleri göstermektedir. Bunlar ototransformatörlerin tasarım ve çalışma prensipleridir.