Как работи автотрансформаторът - как се прави

Автотрансформаторът е електрически трансформатор, който се състои само от една, непрекъсната, неизолирана намотка, с подслушвани клеми в различни точки на намотката. Секцията за навиване между крановете, които съответстват на мрежовия AC, се прилага с мрежовото захранване, докато останалите кранове се използват за получаване на желаните изходни напрежения, в съответствие с техните съотношения на навиване.

Тези изходни напрежения могат да варират от нива, по-високи от входното захранване и по-ниски от входното захранване AC, в зависимост от съотношението на завъртане на намотката в съответните точки на докосване.

Думата „auto“ е вдъхновена от гръцкия термин „self“, който се отнася до функционирането на единична намотка на намотка през целия трансформатор, без да включва какъвто и да е автоматичен механизъм.

В автотрансформатора отрязаните секции на единична непрекъсната намотка функционират както като първична намотка, така и като вторична намотка на трансформатора.

Разлика между автоматичния трансформатор и понижаващия трансформатор

Обикновено във всеки стандартен понижаващ трансформатор намираме две напълно отделни намотки под формата на първична и вторична намотки, които са електрически изолирани, но магнитно свързани помежду си, както е показано по-долу.

Тук съотношението на намотката през първичната и вторичната решава размера на трансфера на напрежение и ток между двете намотки чрез магнитна индукция.

Това означава, че ако приемем, че първичният има 10 пъти повече обороти от вторичния, тогава 220 V AC, подаван на първичната, ще доведе до 10 пъти по-ниско понижено напрежение на вторичното, равно на 220 V / 10 = 22 V.

По същия начин, ако 22 V AC се приложи към вторичната, ще доведе до генериране на засилено 220 V от първичната страна.

Противно на това, в автотрансформатора има единична непрекъсната намотка, разделена на различни напрежения, които определят различните нива на напрежение в цялата намотка, както е показано по-долу.

Всички тези отвори не са електрически изолирани, но могат да бъдат захранвани с магнит точно като нашия стандартен трансформатор, което позволява пропорционално разпределение на напрежението и тока в секциите, в зависимост от съотношенията на намотката между отворите.

Как да си направим автотрансформатор

Автотрансформатор може да бъде изграден, като се използват същите изчисления, както при нормален понижаващ трансформатор, с изключение на вторичната страна.

Всъщност направата на автотрансформатор е много по-лесна от стандартния трансформатор, тъй като тук можем да премахнем вторичната странична намотка и да използваме една първична непрекъсната намотка от 300 V или 400 V.

Така че основно следвайте всички стъпки, обяснени в следващата статия, просто пропуснете вторичните странични изчисления и внедрете само първичните 220 V изчисления.

Детайли за навиване

Използвайте 400 V за първичните волта и 1 ампер за тока. След като се навиете, можете да прикачите кранове през различни интервали от намотката за придобиване на желаното засилено или понижено напрежение.

Предимство и недостатък на автотрансформатор

В намотката на автотрансформатор обикновено имаме минимум 3 крана, които са електрически завършени като изходи.

Поради факта, че единичната намотка функционира както като първична, така и като вторична, автотрансформаторите имат по-добро предимство, че са с по-малки размери, по-леки по тегло и по-достъпни от типичните конвенционални трансформатори с двойно навиване.

Недостатъкът на автотрамформерът обаче произтича от факта, че нито един от изводите на неговата намотка не е електрически изолиран от мрежата с променлив ток и може да причини смъртоносен удар при докосване в включено състояние.

Сред другите предимства на автотрансформаторите са намалената реактивност на изтичане, намалените загуби, по-ниският възбудителен ток и подобрената стойност на VA за всеки съществуващ размер и обем.

Приложение

Добър пример за приложение на автотрансформатор е преобразувателят на напрежение на туриста, който позволява на пътуващия да свърже 230 V уреди на източници на захранване от 120 волта или обратното.

Автотрансформатор с няколко изходни крана може да се използва за адаптиране на напрежението в края на разширена верига за разпределение, за да се противопостави на всеки излишен спад на напрежението. Същата ситуация може да се контролира автоматично чрез електронна комутационна верига.

Това обикновено се реализира чрез AVR или автоматичен регулатор на напрежението, който автоматично превключва различните кранове на автотрансформатора чрез релета или симистори, за да компенсира изхода в отговор на промените в напрежението в мрежата.

Как работи

Както беше обсъдено по-горе, автотрансформаторът включва само една намотка с 2 крайни клеми.

Между тях може да има един или повече терминали като точки на докосване за получаване на засилено нагоре / надолу напрежение през точките на докосване. В автотрансформатора откриваме, че първичната (входната) и вторичната (изходната) секция на намотките имат общи обороти.

Тази част от намотката, споделена от двете първични и вторични, обикновено е известна като „общ участък“.

Докато частта от намотката, простираща се далеч от тази „обща секция“ или секцията, която не е споделена основната и вторичната, обикновено е известна като „Серийна секция“.

Първичното (входно) захранващо напрежение е свързано през два от подходящите терминали, чиято номинална стойност или спецификация съответства на входния диапазон на захранване.

Вторичното (изходно) напрежение се получава от двойка терминали или кранове, като един конкретен терминал сред тях обикновено е общ, както към входното, така и към изходното напрежение.

В автотрансформатора, тъй като цялата единична намотка е еднаква със своите характеристики, си волта на оборот също е еднакъв във всички точки на докосване. Това означава, че напрежението, индуцирано във всяка от секциите на крана, ще бъде пропорционално на броя на завъртанията му.

Поради магнитната индукция през намотката и сърцевината, напрежението и токът ще бъдат пропорционално добавени или извадени през намотката, в зависимост от броя на завъртанията.

Например, долните точки на докосване ще показват намалено напрежение и увеличен ток по отношение на общата земна линия, докато горните точки на докосване ще показват по-високи напрежения и по-нисък ток по отношение на общата заземена линия.

Най-горният кран в серийния раздел ще показва напрежения, по-високи от входното захранващо напрежение.

Преносът на входяща и изходна мощност обаче ще бъде еднакъв. Това означава, че произведението на напрежението и тока или V x I винаги ще бъде равно на входните и изходните секции.

Как да изчислим напрежението и завоите

Тъй като параметрите напрежение, ток и брой завои са пропорционални по своята същност, формулата за изчисляване на ампера, напрежението и броя на завъртанията се управлява от простата универсална формула, дадена по-долу:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Нека проверим следния пример. Важно е да имате поне два параметъра в ръка, за да определите останалите параметри, докато изчислявате автотрансформатор.

Тук имаме броя на завъртанията и напрежението за първичната или входната страна на автотрансформатора, но не знаем параметрите от изходната страна или от страна на товара.

Сега, да предположим, че искаме кранът N7 на изходната страна да произвежда 300 V AC, през 220 V AC. Следователно можем да изчислим по следния прост начин:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 х 300/220 = 681 оборота.

Това означава, че ако намотката N7 има 681 оборот, тя ще произведе необходимите 300 V, когато се приложи вход от 220 V AC.

По същия начин, ако искаме намотката N2 да генерира напрежение, да кажем 24 V, тогава броят на завъртанията в този участък от подслушването може да бъде изчислен по същата формула:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 х 500 = 220 х N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 завъртания

Как да изчислим текущия рейтинг

За изчисляване на текущата номинална мощност на изходната страна на автотрансформатор, ние също трябва да знаем текущата номинална стойност на страничната намотка 220 V. Да предположим, че това е 2 ампера, тогава токът през намотката N7 може да се изчисли, като се използва следната основна формула на мощността:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

I7 = 220 x 2/300 = 440/300 = 1,46 ампера.

Това показва, че в автоматичен трансформатор или всеки тип трансформатор изходната мощност е в идеалния случай почти равна на входната мощност.

Как да конвертирате редовен трансформатор в автотрансформатор

Както беше обсъдено в предходните параграфи на тази статия, редовен трансформатор включва две отделни намотки, които са електрически изолирани, образувайки съответните първична и вторична страна.

Тъй като двете страни на намотката са електрически изолирани, става невъзможно да се генерират персонализирани засилени и понижени напрежения на променливотоковото напрежение от тези трансформатори, за разлика от автотрансформатора.

Въпреки това, с малка модификация в блока, обикновен трансформатор може до голяма степен да бъде превърнат в автотрансформатор. За това просто трябва да свържем първичните странични проводници с вторичните странични проводници във формат s, както е показано на следната диаграма:

Тук откриваме обикновен понижаващ трансформатор 25-0-25 V / 220 V, който се преобразува в удобен малък автотрансформатор, просто чрез свързване на съответните вторични / първични проводници.

След като проводниците се съединят по показания начин, модифицираният автотрансформатор позволява на потребителя да придобие засилена мрежа 220 + 25 = 245 AC V или понижена мрежа от 220 - 25 = 195 AC V изхода от съответните изходни проводници.