Для того, чтобы понизить или повысить напряжение применяют трансформаторы или же автотрансформаторы. Почему, казалось бы, для одних и тех же целей используют разные изделия? В чем их принципиальное отличие и схожесть? В этой статье мы попробуем ответить на эти вопросы. Итак, начнем.
Оглавление
Определения
Кратко о принципе действия
Достоинства и недостатки
Заключение
Кстати, приобрести автотрансформаторы в интернет-магазине с доставкой можно у компании "ТехноАльянс"
Определения
Давайте дадим определения этим двум изделиям:
Трансформатор
Трансформатор - это статическое электромагнитное устройство, выполненное из двух или более индуктивно взаимосвязанных обмоток намотанных на магнитопроводе и предназначенные для трансформирования за счет электромагнитной индукции переменного напряжения одной величины в другую (или сразу несколько) напряжений с сохранением векторов и частоты.
Главной особенностью трансформатора является то, что в нем первичная и вторичная обмотки гальванически развязаны (то есть, нет непосредственного электрического контакта). Схематически они выглядят так:
Существуют понижающие трансформаторы. В таких аппаратах напряжение преобразуется, например, с 110 кВ на 35 кВ или 10 кВ, либо же с 220 В на 12 В.
Повышающие трансформаторы. В данном случае в трансформаторе идет наоборот повышение рабочего напряжения, например, с 6 кВ до 110 кВ на ГРЭС.
Разделительные трансформаторы. В таком варианте напряжение на входе полностью совпадает с напряжением на выходе. Такие изделия предназначены для формирования гальванической развязки.
Автотрансформатор
Автотрансформатором называют такую разновидность трансформатора, у которого первичная и вторичная обмотка электрически взаимосвязаны. При этом у единой обмотки в наличии минимум три вывода, выполняя подключение к оным можно получить напряжение различного номинала.
Схематически их можно представить следующим образом:
Следует особо подчеркнуть, что у автотрансформаторов отсутствует гальваническая развязка, то есть в случае нештатной ситуации (поломки) первичное высокое напряжение вполне может оказаться приложено к низкой стороне, что выведет из строя все приборы, подключенные в качестве нагрузки к низкой стороне.
Автотрансформаторы бывают с зафиксированным выходным напряжением и регулируемым. К регулируемым вариантам относятся такие изделия как ЛАТР (лабораторный автотрансформатор).
Автотрансформаторы могут быть как понижающими, так и повышающими, а вот разделительными они не способны быть в принципе (отсутствует гальваническая развязка).
Число обмоток у автотрансформатора напрямую связано с количеством фаз. Иначе говоря, если нам нужен автотрансформатор в однофазной сети, то он будет однообмоточным, если же в трехфазной, то трехобмоточным.
Кратко о принципе действия
Примечание. Далее будут рассмотрены так называемые идеальные трансформаторы, в которых падение напряжения можно пренебречь. А значит, станет верным следующее равенство U1 = E1 и U2 = E2.
Давайте вкратце поговорим о принципах работы этих двух аппаратов.
Итак, как мы знаем, у трансформатора есть как минимум пара обмоток, которые намотаны на сердечник и они изолированы друг от друга.
Если на первичную обмотку подать напряжение от сети или же от любого другого источника питания, то протекающий в ней ток породит магнитный поток, который проходя через сердечник и вторичную обмотку наведет в последней ЭДС. Весь принцип взаимодействия реализован на таком явлении, как электромагнитная индукция.
При этом разница напряжений первичной обмотки и вторичной обмотки находится соотношением их витков (коэффициент трансформации).
Теперь давайте скажем пару слов об автотрансформаторе
Допустим на витки W1 обмотки автотрансформатора подсоединен источник переменной энергии, а на витки W2 подсоединен потребитель. Во время протекания переменного тока в обмотке автотрансформатора формируется переменный магнитный поток, образующий в обмотке электродвижущую силу, которая имеет прямую зависимость от числа витков.
Значит, что части обмотки, где витки W1, образуется U1 и соответственно где W2 образуется U2.
У автотрансформатора коэффициент трансформации находится по такому же принципу что и у обычного трансформатора по следующему выражению:
K = U1/U2 = W1/W2
Существенные различия начинаются при рассмотрении протекающих токов.
Так как у нас подключена нагрузка, то в части обмотки c числом витков W2 формируется ток I2.
В верхней половине обмотки, где число витков равно (W1-W2) протекает ток I1 который будет сильно отличаться от тока в части обмотки, где витки W2. Там будет протекать результирующий ток, который согласно правилу Ленца, будет равен I2-I1.
А это означает, что в той части обмотки, с которой выполняется подача напряжения потребителю, ток будет существенно меньше чем в ток в нагрузке, то есть выражение верно.
I2-I1<< I2
Этот эффект позволяет существенно снизить затраты на саму обмотку, что удешевляет изделие.
Достоинства и недостатки
Плюсы и минусы автотрансформатора
Итак, давайте рассмотрим достоинства и недостатки сначала автотрансформатора.
Теперь давайте узнаем о плюсах и минусах уже классического трансформатора
Область применения
Классический трансформатор можно встретить практически везде: начиная от самой обычной зарядки, заканчивая огромными силовыми установками на крупных высоковольтных подстанциях.
Автотрансформаторы также довольно распространены, всем нам известен ЛАТР (лабораторный автотрансформатор), но и силовые АТ так же встречаются в сетях, где присутствует глухозаземленная нейтраль.
Заключение
Это все что я хотел вам рассказать о различиях и области применения трансформаторов и автотрансформаторов. Если статья оказалась вам полезна, то оцените ее и спасибо за ваше внимание!