Kako deluje avtotransformator - kako narediti

Avtotransformator je električni transformator, ki je sestavljen iz samo enega, neprekinjenega, neizoliranega navitja, s priključki na različnih točkah navitja. Odsek navijanja med pipami, ki ustrezajo omrežnemu izmeničnemu toku, se napaja z omrežnim napajalnikom, preostale pipe pa se uporabljajo za pridobivanje želenih izhodnih napetosti v skladu z njihovimi razmerji navijanja.

Te izhodne napetosti se lahko gibljejo od ravni, ki so višje od vhodnega napajanja in nižje od vhodnega omrežja AC, odvisno od razmerja obrata navitja na ustreznih točkah dotika.

Beseda 'auto' je navdihnjena iz grškega izraza 'self', ki se nanaša na delovanje samotne tuljave navitja po celotnem transformatorju, ne da bi pri tem uporabljali kakršen koli avtomatski mehanizem.

V avtotransformatorju odseki posameznega neprekinjenega navitja delujejo kot primarni navit in sekundarni navit transformatorja.

Razlika med samodejnim transformatorjem in step-down transformatorjem

Običajno v katerem koli standardnem navpičnem transformatorju najdemo dve popolnoma ločeni tuljavi navitja v obliki primarnega in sekundarnega navitja, ki sta električno izolirani, vendar magnetno povezani med seboj, kot je prikazano spodaj.

Tu razmerje navitja med primarnim in sekundarnim določa količino prenosa napetosti in toka med obema navitjema z magnetno indukcijo.

Če torej predpostavimo, da ima primar primarno 10-krat več zavojev kot sekundar, bo 220 V AC, napajan na primar, povzročil 10-krat nižjo nižjo napetost na sekundaru, enako 220 V / 10 = 22 V.

Podobno, če je na sekundarno napetost priključeno 22 V AC, bo na primarni strani nastalo stopnjevano 220 V.

V nasprotju s tem je v samodejnem transformatorju eno samo neprekinjeno navitje, razdeljeno na različne napetostne odcepe, ki določajo različne ravni napetosti na celotnem navitju, kot je prikazano spodaj.

Vsi ti odvodi niso električno izolirani, ampak jih je mogoče magnetno napajati tako kot naš standardni transformator, kar omogoča sorazmerno porazdelitev napetosti in toka med odseki, odvisno od razmer navitja med odprtinami.

Kako narediti avtotransformator

Avtotransformator je mogoče izdelati z enakimi izračuni kot za običajni transformator, razen za sekundarno stran.

Dejansko je izdelava avtotransformatorja veliko enostavnejša od običajnega transformatorja, saj lahko tu odpravimo sekundarno stransko navitje in uporabimo en sam primarni 300 V ali 400 V neprekinjeni navit.

V bistvu sledite vsem korakom, pojasnjenim v naslednjem članku, samo preskočite sekundarne stranske izračune in izvedite samo primarne 220 V stranske izračune.

Podrobnosti o navijanju

Uporabite 400 V za primarne volte in 1 amp za tok. Ko ste enkrat naviti, lahko na različne intervale navitja pritrdite pipe za doseganje želenih stopnjevalnih ali znižanih napetosti.

Prednost in pomanjkljivost avtotransformatorja

V navitju avtotransformatorja imamo običajno najmanj 3 pipe, ki so električno zaključene kot izhodi.

Ker ima eno navitje primarno in sekundarno funkcijo, imajo avtotransformatorji boljšo prednost, ker so manjši, lažji in cenovno ugodnejši od običajnih dvojnih navitnih transformatorjev.

Pomanjkljivost avtotransformatorja pa izhaja iz dejstva, da noben njegov izhod navitja ni električno izoliran iz omrežja izmeničnega toka in lahko pri dotiku v stanju vklopa povzroči smrtni udar.

Med drugimi prednostmi avtotransformatorjev so zmanjšana reaktanca puščanja, zmanjšane izgube, nižji vzbujevalni tok in izboljšana vrednost VA za katero koli obstoječo dimenzijo in maso.

Uporaba

Dober primer aplikacije samodejnega transformatorja je pretvornik napetosti turista, ki popotniku omogoča priključitev 230 V naprav na 120 voltne napajalne vire ali obratno.

Avtotransformator z več izhodnimi pipami lahko uporabimo za prilagoditev napetosti na koncu razširjenega razdelilnega vezja za preprečevanje morebitnega presežnega padca napetosti. Enako situacijo je mogoče samodejno nadzorovati z elektronskim stikalnim krogom.

To se običajno izvaja prek AVR ali avtomatskega regulatorja napetosti, ki samodejno preklopi različne pipe avtotransformatorja skozi releje ali triake, da se kompenzira izhodna napetost kot odziv na spremembe v linijski napetosti.

Kako deluje

Kot smo že omenili, avtotransformator vključuje samo eno navitje z dvema končnima sponkama.

Vmes je lahko eden ali več terminalov kot točke dotika za pridobivanje stopnjevane navzgor / navzdol napetosti na točkah dotika. V avtotransformatorju najdemo, da imata primarni (vhodni) in sekundarni (izhodni) del tuljav skupne zavoje.

Ta del navitja, ki si ga delita primarni in sekundarni, je običajno znan kot 'skupni odsek'.

Medtem ko je del navitja, ki se razteza od tega „skupnega odseka“ ali odseka, ki ni v skupni rabi, primarni in sekundarni, običajno znan kot „odsek serije“.

Primarna (vhodna) napajalna napetost je priključena na dva ustrezna terminala, katerih nazivna vrednost ali specifikacija ustreza vhodnemu območju napajanja.

Sekundarna (izhodna) napetost se dobi iz para terminalov ali pip, en poseben terminal med njimi je običajno skupen tako vhodni kot izhodni napetostni sponki.

V avtotransformatorju, ker je celotno enojno navitje enotno s svojimi specifikacijami, je voltov na obrat je tudi enak v vseh točkah dotika. To pomeni, da bo napetost, inducirana na vsakem odseku pipe, sorazmerna s številom obratov.

Zaradi magnetne indukcije čez navitje in jedro se bo napetost in tok sorazmerno dodajala ali odštevala čez navitje, odvisno od števila obratov.

Na primer, spodnje točke dovoda bodo pokazale zmanjšano napetost in povečan tok glede na skupno ozemljitveno črto, medtem ko bodo zgornje točke dovoda prikazale višje napetosti in nižji tok glede na skupno ozemljitveno črto.

Najvišji dotik v serijskem odseku bo pokazal napetosti, višje od vhodne napajalne napetosti.

Vendar pa bosta prenos vhodne in izhodne moči enak. Pomen produkta napetosti in toka ali V x I bo vedno enak za vhodni in izhodni odsek.

Kako izračunati napetost in zavoje

Ker so parametri napetost, tok in število obratov po naravi sorazmerni, formulo za izračun ampera, napetosti in števila obratov ureja preprosta univerzalna formula, podana spodaj:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Oglejmo si naslednji primer. Za določitev preostalih parametrov med izračunom avtotransformatorja je nujno imeti vsaj dva parametra.

Tu imamo število obratov in napetost za primarno ali vhodno stran avtotransformatorja, vendar ne poznamo parametrov na izhodni strani ali strani obremenitve.

Predpostavimo, da želimo, da pipa N7 na izhodni strani proizvede 300 V AC preko 220 V AC vhoda. Zato lahko izračunamo na naslednji preprost način:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 obratov.

To pomeni, da če ima N7 navitje 681 obratov, bo pri vhodu 220 V AC proizvedelo zahtevanih 300 V.

Podobno, če želimo, da navitje N2 ustvari napetost, recimo 24 V, potem lahko število obratov tega odseka točenja izračunamo po isti formuli:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 obratov

Kako izračunati trenutno oceno

Za izračun trenutne nazivne vrednosti izhodne strani avtotransformatorja moramo poznati tudi trenutno nazivno moč navitja strani 220 V. Recimo, da je to 2 amp, potem bi lahko tok na navitju N7 izračunali z naslednjo osnovno formulo moči:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

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

To kaže, da je izhodna moč v samodejnem transformatorju ali kateri koli vrsti transformatorja v idealnem primeru skoraj enaka vhodni moči.

Kako pretvoriti običajni transformator v avtotransformator

Kot je razloženo v prejšnjih odstavkih tega člena, ima običajni transformator dva ločena navitja, ki sta električno izolirana in tvorita ustrezne primarne in sekundarne stranice.

Ker sta obe strani navijanja električno izolirani, iz teh transformatorjev ni mogoče ustvariti prilagojenih stopnjevanih in znižanih omrežnih napetosti iz teh transformatorjev.

Z majhno spremembo enote pa bi lahko običajni transformator v precejšnji meri pretvoril v avtotransformator. Za to moramo preprosto povezati primarne stranske žice s sekundarnimi stranskimi žicami v formatu s, kot je prikazano na naslednjem diagramu:

Tu najdemo navaden 25-0-25 V / 220 V transformator, ki se preprosto pretvori v priročen mali avtotransformator, tako da preprosto povežemo ustrezne sekundarne / primarne žice.

Ko se žice spojijo na prikazani način, spremenjeni avtotransformator omogoča uporabniku, da pridobi ustrezen izhod 220 + 25 = 245 AC V ali stopničast izhod 220 - 25 = 195 AC V iz ustreznih izhodnih žic.