Autotransformator

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 1 mai 2020; verificările necesită 8 modificări .

Autotransformator - o variantă a transformatorului , ale cărui înfășurări primare și secundare sunt combinate într-o singură înfășurare comună și au nu numai cuplaj magnetic, ci și electric [1] .

Avantajul unui autotransformator este o eficiență mai mare , deoarece doar o parte din putere este convertită - acest lucru este deosebit de semnificativ atunci când tensiunile de intrare și de ieșire diferă ușor. Dezavantajul este lipsa izolației galvanice între circuitele primar și secundar. Într-un autotransformator, înfășurarea secundară face parte din înfășurarea primară și are contact electric direct cu rețeaua. Potențial, acest lucru implică riscuri: în cazul unei încălcări a modurilor de funcționare sau al unui accident pe o parte, se va produce o defecțiune și/sau un accident pe cealaltă parte. De exemplu, atunci când una dintre liniile de înaltă tensiune este împământat la masă, linia de joasă tensiune primește un potențial ridicat în raport cu masă. Adică, în cazul descris, consumatorii de pe partea de 6 kV pot fi alimentați la 10 kV față de pământ. Autotransformatoarele au curenți mari de scurtcircuit și forțe mecanice în înfășurări în moduri de scurtcircuit, ceea ce afectează negativ fiabilitatea. De asemenea, la proiectarea protecțiilor, este necesar să se țină cont de valorile curenților de scurtcircuit. În schema de conectare - o stea, care este tipică pentru un autotransformator, armonicile mai mari pot crește pierderile și pot accelera îmbătrânirea izolației.

Abrevieri comune :

LATR — Transformator automat de laborator ajustabil _ _ _ RNO - Regulator de tensiune Monofazat . _ RNT - Regulator de tensiune trifazat . _

Principiul de funcționare al autotransformatorului

Luați în considerare un circuit în care o sursă de energie electrică ( rețea AC ) este conectată la o înfășurare a autotransformatorului care are spire, iar un consumator este conectat la o parte din spirele acestei înfășurări . $w$ $w_{2)$

Când un curent alternativ trece prin înfășurarea unui autotransformator, apare un flux magnetic alternativ , care induce o forță electromotoare în această înfășurare , a cărei mărime este direct proporțională cu numărul de spire ale înfășurării.

În întreaga înfășurare a autotransformatorului, care are numărul de spire , este indusă o forță electromotoare , în partea acestei înfășurări, care are numărul de spire , este indusă o forță electromotoare . Raportul acestor valori EMF arată astfel: , unde se numește raportul de transformare . $w$ $E$ $w_{2)$ $E_2$ ${{E} \over {E_{2}}}={{w} \over {w_{2}}}=k$ $k$

Deoarece căderea de tensiune a rezistenței active a înfășurării autotransformatorului este relativ mică, practic poate fi neglijată și egalitatea poate fi considerată corectă:

U_{s}=E

și

U_{l}=E_{2},

unde este tensiunea sursei de energie electrică aplicată întregii înfășurări a autotransformatorului, care are numărul de spire ;

Ne

w

U_{l}

- tensiunea furnizată consumatorului de energie electrică, preluată din acea parte a înfășurării autotransformatorului, care are numărul de spire .

w_{2)

Prin urmare, . ${{U_{s}} \over {U_{l}}}={{w} \over {w_{2}}}=k$

Tensiunea aplicată din partea sursei de energie electrică tuturor spirelor înfășurării autotransformatorului este de atâtea ori mai mare decât tensiunea îndepărtată din partea înfășurării care are numărul de spire , de câte ori este mai mare numărul de spire. decât numărul de spire . $Ne$ $w$ $U_{l}$ $w_{2)$ $w$ $w_{2)$

Dacă un consumator de energie electrică este conectat la autotransformator, atunci sub influența tensiunii , în el apare un curent electric , a cărui valoare efectivă o notăm ca . $U_{l}$ $I_{l}$

În consecință, în circuitul primar al autotransformatorului va exista un curent, a cărui valoare efectivă va fi notată ca . $I_{s}$

Cu toate acestea, curentul din partea superioară a înfășurării autotransformatorului, care are numărul de spire, va diferi de curentul din partea inferioară, care are numărul de spire . Acest lucru se datorează faptului că numai curentul curge în partea superioară a înfășurării , iar în partea inferioară - un anumit curent rezultat, care este diferența dintre curenți și . Cert este că, conform regulii Lenz , câmpul electric indus în înfășurarea autotransformatorului este îndreptat către câmpul electric creat în ea de sursa de energie electrică. Prin urmare, curenții din partea inferioară a înfășurării autotransformatorului sunt direcționați unul către celălalt, adică sunt în antifază. $w_{1}={w}-{w_{2)}$ $w_{2)$ $I_{s}$ $I_{s}$ $I_{l}$ $w_{2)$ $I_{s}$ $I_{l}$

Curenții înșiși și , ca într-un transformator convențional, sunt legați prin relația: $I_{s}$ $I_{l}$

{{I_{s}} \over {I_{l}}}={{w_{2}} \over {w}}={1 \over k},

I_{l}={{w} \over {w_{2}}}\cdot I_{s}.

Deoarece într-un transformator coborâtor , curentul rezultat în înfășurarea inferioară a autotransformatorului este egal cu . ${w}>{w_{2))$ ${I_{l}}>{I_{s}}$ $I_{s1}$ ${I_{l}}-{I_{s}}$

Prin urmare, în acea parte a înfășurării autotransformatorului de la care este furnizată tensiunea către consumator, curentul este mult mai mic decât curentul din consumator, adică . ${I_{l}}-{I_{s}}\ll {I_{l}}$

Acest lucru vă permite să reduceți în mod semnificativ consumul de energie în înfășurarea autotransformatorului pentru încălzirea firului acestuia (vezi legea Joule-Lenz ) și să utilizați un fir mai mic, adică să reduceți consumul de metal neferos și să reduceți greutatea și dimensiunile autotransformatorului .

Dacă autotransformatorul este în creștere, atunci tensiunea din partea sursei de energie electrică este furnizată unei părți din spirele înfășurării transformatorului , iar consumatorul este alimentat cu tensiune din toate spirele sale . $w$ $w_{2)$

Aplicarea autotransformatoarelor

Autotransformatoarele sunt utilizate în telefoane, dispozitive de inginerie radio, pentru alimentarea redresoarelor etc. Autotransformatoarele reglabile (de reglare, de laborator) au fost utilizate pe scară largă în URSS pentru reglarea manuală a tensiunii de alimentare a televizoarelor cu tub. Motivul pentru aceasta a fost că a existat adesea o creștere sau o scădere a tensiunii în rețeaua de alimentare, ceea ce a dus la o întrerupere a funcționării normale a televizorului și ar putea chiar provoca deteriorarea acestuia.

În viitor, stabilizatorii ferorezonanți automati au fost utilizați mai eficient pentru această sarcină . În modelele TV ulterioare ( USCT , etc.), în locul unui transformator de putere, a început să fie utilizată o sursă de alimentare comutată, ceea ce a făcut ca utilizarea stabilizatorilor de tensiune externi să fie redundantă.

Electrificarea căii ferate în sistem 2×25 kV

În URSS (și în spațiul post-sovietic), o parte a căilor ferate este electrificată pe curent alternativ 25 kilovolți , frecvența 50 Herți . Din stația de tracțiune , se furnizează o tensiune înaltă firului de contact [2] , șina servește ca fir de retur . Cu toate acestea, în zonele slab populate nu este posibil să se localizeze adesea substații de tracțiune (în plus, este dificil să găsești personal calificat pentru întreținerea acestora, precum și pentru a crea condiții adecvate de viață pentru oameni) .

Pentru zonele slab populate, a fost dezvoltat un sistem de electrificare de 2 × 25 kV (doi douăzeci și cinci de kilovolți fiecare) .

Pe suporturile rețelei de contact (pe partea căii ferate și a firului de contact), este întins un fir de alimentare special , în care este furnizată o tensiune de 50 de mii de volți de la stația de tracțiune. La gări (sau la transporturi), sunt instalate autotransformatoare cu întreținere redusă, ieșirea înfășurării este conectată la firul de alimentare, iar ieșirea înfășurării este conectată la firul de contact. Firul comun (retur) este șina. O jumătate de tensiune de 50 kV, adică 25 kV, este aplicată firului de contact [3] . $\omega_{1}$ $\omega _{2}$

Acest sistem vă permite să construiți mai rar substații de tracțiune și, de asemenea, reduce pierderile de căldură . Locomotivele electrice și trenurile electrice de curent alternativ nu au nevoie de modificări.

Vezi și

Divizor de tensiune

Note

↑ Marea Enciclopedie Sovietică: [în 51 de volume] / cap. ed. S. I. VAVILOV - al 2-lea. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1949-1958. - T. 1. - S. 284.
↑ De regulă, este alimentat cu puțin peste 25 kilovolți, de obicei 27-27,5; luând în considerare pierderile.
↑ De regulă, se furnizează puțin peste 50 kilovolți, de obicei 55; luând în considerare pierderile, astfel încât să fie 27,5 kV pe firul de contact.

Literatură

Marea Enciclopedie Sovietică : [în 51 de volume] / cap. ed. S. I. Vavilov . - Ed. a II-a. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1949-1958.

Link -uri

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Rusă mare Marele Soviet (1 ed.) Treccani

Tipuri de transformatoare
Transformator de putere autotransformator Transreactor Transformator de curent transformator de tensiune transformator de impulsuri Transformator de izolare transformator de vârf