Hur en autotransformator fungerar - hur man gör

En autotransformator är en elektrisk transformator som endast består av en enda, kontinuerlig, icke-isolerad lindning, med tappade terminaler över olika punkter i lindningen. Lindningssektionen mellan kranarna som motsvarar nätströmmen appliceras med nätströmförsörjningen, medan de återstående kranarna används för att få önskad utspänning i enlighet med deras lindningsförhållanden.

Dessa utspänningar kan variera från nivåer högre än ingångsförsörjningen och lägre än ingångsnätet AC, beroende på lindningsvridförhållandet över relevanta kranpunkter.

Ordet 'auto', är inspirerat av det grekiska begreppet 'jag' som avser funktionen av en ensam lindningsspole över hela transformatorn utan att involvera någon form av automatisk mekanism.

I en autotransformator fungerar tappade sektioner av en enda kontinuerlig lindning som både transformatorns primärlindning och sekundärlindning.

Skillnad mellan auto-transformator och step-down transformator

Vanligtvis i någon standard nedtransformator hittar vi två helt separata lindningsspiraler i form av primärlindning och sekundärlindning som är elektriskt isolerade men magnetiskt kopplade till varandra, som visas nedan.

Här bestämmer förhållandet mellan lindningen över primär och sekundär mängden spänning och strömöverföring mellan de två lindningarna genom magnetisk induktion.

Betydelse, om antar att den primära har 10 gånger fler varv än sekundärvärdena, då kommer en 220 V växelström som matas vid primären att orsaka en 10 gånger nedtrappad lägre spänning över sekundären, lika med 220 V / 10 = 22 V.

På samma sätt, om en 22 V växelström appliceras på sekundärledningen, kommer en uppskruvad 220 V att genereras vid primärsidan.

I motsats till detta finns det i en autotransformator en enda kontinuerlig lindning uppdelad i olika spänningskopplingar som bestämmer de olika spänningsnivåerna över hela lindningen, som visas nedan.

Alla dessa tappningar är inte elektriskt isolerade utan kan magnetiseras precis som vår standardtransformator, vilket möjliggör proportionell mängd spänning och strömdelning över sektionerna, beroende på lindningsförhållandena mellan tapparna.

Hur man skapar en autotransformator

En autotransformator kan byggas med samma beräkningar som gjorda för en normal nedtransformator, förutom sekundärsidan.

Att göra en autotransformator är faktiskt mycket lättare än standardtransformatorn, eftersom vi här kan eliminera sekundärlindningen och använda en enda primär 300 V eller 400 V kontinuerlig lindning.

Så i grund och botten, följ alla stegen som förklaras i följande artikel, hoppa bara över sekundärsideberäkningarna och implementera endast de primära 220 V-sidberäkningarna.

Slingrande detaljer

Använd 400 V för primär volt och 1 amp för strömmen. När du väl har lindat kan du fästa kranar över olika lindningsintervaller för att få önskad upp- eller nedtrappad spänning.

Fördel och nackdel med en automatisk transformator

I en autotransformatorlindning har vi normalt minst 3 kranar som är elektriskt avslutade som utgångar.

På grund av det faktum att en enda lindning fungerar både som primär och sekundär, har autotransformatorer bättre fördel av att de är mindre, lättare och mer prisvärda än typiska dubbellindande konventionella nedtransformatorer.

Nackdelen med en auto-spårformare uppstår emellertid från det faktum att ingen av dess lindningsutgångar är elektriskt isolerade från växelströmsnätet och kan orsaka en dödlig chock när den berörs i svängt ON-tillstånd.

Bland de andra fördelarna med autotransformatorer är dess reducerade läckageaktans, minskade förluster, lägre exciteringsström och förbättrad VA-klassning för alla befintliga dimensioner och bulk.

Ansökan

Ett bra exempel på en automatisk transformatorapplikation är turistens spänningsomvandlare, som gör det möjligt för resenären att ansluta 230 V-apparater på 120 volt försörjningskällor, eller tvärtom.

En autotransformator med flera utgångskranar kan användas för att anpassa spänningen i slutet av en utökad distributionskrets för att motverka eventuellt överskott av spänningsfall. Samma situation kan styras automatiskt via en elektronisk kopplingskrets.

Detta implementeras normalt via en AVR eller en automatisk spänningsregulator, som automatiskt växlar de olika kranarna på autotransformatorn genom reläer eller triacs, för att kompensera utgången som svar på förändringarna i linjespänningen.

Hur det fungerar

Som diskuterats ovan inkluderar en autotransformator bara en lindning med två ändterminaler.

Det kan finnas en eller flera anslutningar däremellan som kranpunkter för att få de uppåt / nedåt spänningarna över kranpunkterna. I en autotransformator hittar vi den primära (ingången) och den sekundära (utgången) delen av spolar har sina varv gemensamma.

Denna del av lindningen som delas av de två primära och sekundära är vanligtvis känd som 'Common Section'.

Medan den del av lindningen som sträcker sig bort från denna 'gemensamma sektion' eller den sektion som inte delas den primära och sekundära är vanligtvis känd som 'Seriesektion'.

Den primära (ingången) matningsspänningen är ansluten över två av lämpliga terminaler, vars klassificering eller specifikation motsvarar ingångsförsörjningsområdet.

Den sekundära (ut) spänningen erhålls från ett par terminaler eller kranar, en speciell terminal bland dessa är normalt gemensam, både för ingången och utgångsspänningen.

I en autotransformator, eftersom hela lindningen är likformig med sina specifikationer, dess volt per varv är också densamma över alla kranpunkter. Detta betyder att spänningen som induceras över var och en av kranavsnitten kommer att vara proportionell mot dess antal varv.

På grund av magnetisk induktion över lindningen och kärnan kommer spänning och ström att proportionellt läggas till eller subtraheras över lindningen, beroende på antalet varv.

Till exempel kommer de nedre kranpunkterna att visa reducerade spänningar och ökad ström med hänvisning till den gemensamma jordlinjen, medan de övre kranpunkterna visar högre spänningar och lägre ström i förhållande till den gemensamma jordlinjen.

Det översta kranen i serien visar spänningar som är högre än ingångsspänningen.

Ingångs- och uteffektöverföringen kommer dock att vara densamma. Det betyder att produkten av spänning och ström eller V x I alltid är lika för ingångs- och utgångssektionerna.

Hur man beräknar spänning och varv

Eftersom parametrarna spänning, ström och antal varv är proportionella till sin natur styrs formeln för beräkning av ampere, spänning och antal varv av den enkla universella formeln nedan:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Låt oss kolla in följande exempel. Det är viktigt att ha minst två parametrar i handen för att bestämma de återstående parametrarna vid beräkning av en autotramsformer.

Här har vi antalet varv och spänningen för den primära eller ingångssidan av autotransformatorn, men vi vet inte parametrarna på utgångssidan eller belastningssidan.

Antag nu att vi vill att N7-kranen på utgångssidan ska producera 300 V AC, via 220 V-ingången. Därför kan vi beräkna på följande enkla sätt:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 varv.

Detta innebär att om N7-lindningen har 681 varv kommer den att producera de nödvändiga 300 V, när en ingång på 220 V AC används.

På samma sätt om vi vill att lindningen N2 ska generera en spänning, säg 24 V, kan antalet varv detta avsnitt av tappningen beräknas med samma formel:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 varv

Hur man beräknar aktuellt betyg

För att beräkna strömvärdena för utgångssidan på en autotransformator måste vi också känna till strömvärdena för 220 V-sidolindningen. Låt oss säga att detta är 2 amp, då kan strömmen över N7-lindningen beräknas med följande grundläggande effektformel:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

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

Detta visar att i en automatisk transformator eller någon typ av transformator är uteffekten idealiskt sett nästan lika med ingångseffekten.

Hur man konverterar en vanlig transformator till en autotransformator

Som diskuterats i föregående stycken i den här artikeln innehåller en vanlig transformator två separata lindningar som är elektriskt isolerade och bildar respektive primära och sekundära sidor.

Eftersom de två lindningssidorna är elektriskt isolerade blir det omöjligt att generera skräddarsydda upp- och nedstegade växelspänningar från dessa transformatorer, till skillnad från en autotransformator.

Men med en liten modifiering i enheten kan en vanlig transformator i stor utsträckning omvandlas till en autotransformator. För detta behöver vi helt enkelt koppla ihop de primära sidokablarna med de sekundära sidokablarna i s-format som visas i följande diagram:

Här hittar vi en vanlig 25-0-25 V / 220 V nedgångstransformator som omvandlas till en praktisk liten autotransformator, helt enkelt genom att ansluta till relevanta sekundära / primära ledningar.

När kablarna har anslutits på det visade sättet tillåter den modifierade autotransformatorn användaren att få en uppskruvad nätström 220 + 25 = 245 AC V, eller en avstängd nätström på 220 - 25 = 195 AC V-utgångar från relevanta utgångsledningar.