Ako funguje autotransformátor - ako vyrobiť

Autotransformátor je elektrický transformátor, ktorý pozostáva iba z jediného nepretržitého neizolovaného vinutia so závitovými svorkami cez rôzne body vinutia. Sekcia vinutia medzi odbočkami, ktoré zodpovedajú sieťovému striedavému prúdu, sa aplikuje na sieťový napájací zdroj, zatiaľ čo zvyšné odbočky sa používajú na získanie požadovaných výstupných napätí v súlade s ich pomermi vinutia.

Tieto výstupné napätia sa môžu pohybovať od úrovní vyšších ako je vstupné napájanie a nižších ako vstupné napätie striedavého prúdu, v závislosti od pomeru vinutia vinutia v príslušných bodoch odberu.

Slovo „auto“ je inšpirované gréckym výrazom „self“, ktorý sa týka fungovania solitérnej cievky vinutia v celom transformátore bez zapojenia akéhokoľvek druhu automatického mechanizmu.

V autotransformátore fungujú odpichané časti jediného nepretržitého vinutia ako primárne vinutie aj ako sekundárne vinutie transformátora.

Rozdiel medzi automatickým transformátorom a krokovým transformátorom

Typicky v ktoromkoľvek štandardnom transformátore s postupným znižovaním nájdeme dve úplne samostatné cievky vinutia vo forme primárneho vinutia a sekundárneho vinutia, ktoré sú elektricky izolované, ale navzájom magneticky spojené, ako je to znázornené nižšie.

Tu pomer vinutia cez primárne a sekundárne rozhoduje o miere prenosu napätia a prúdu medzi dvoma vinutiami magnetickou indukciou.

To znamená, že ak má primár primárne 10-krát väčší počet závitov ako sekundárne, potom napájanie 220 V str. Napájané z primárneho zdroja spôsobí 10-násobné zníženie napätia na sekundárnom displeji, čo sa rovná 220 V / 10 = 22 V.

Podobne, ak sa na sekundár použije 22 V str., Spôsobí to zosilnenie 220 V na primárnej strane.

Naopak v autotransformátore je jedno nepretržité vinutie rozdelené do rôznych odbočiek napätia, ktoré určujú rôzne úrovne napätia v celom vinutí, ako je to znázornené nižšie.

Všetky tieto odbočky nie sú elektricky izolované, ale môžu byť magneticky napájané rovnako ako náš štandardný transformátor, čo umožňuje proporcionálne zdieľanie napätia a prúdu v jednotlivých sekciách v závislosti od pomerov vinutia medzi odbočkami.

Ako vyrobiť autotransformátor

Autotransformátor je možné vytvoriť pomocou rovnakých výpočtov, aké sa používajú pre bežný transformátor s postupným znižovaním, okrem sekundárnej strany.

V skutočnosti je výroba autotransformátora oveľa ľahšia ako štandardný transformátor, pretože tu môžeme vylúčiť sekundárne bočné vinutie a použiť jediné primárne 300 V alebo 400 V vinutie.

Takže v zásade postupujte podľa všetkých krokov vysvetlených v nasledujúcom článku, jednoducho preskočte výpočty na sekundárnej strane a implementujte iba primárne výpočty na strane 220 V.

Vinutie Podrobnosti

Použite 400 V pre primárne volty a 1 ampér pre prúd. Po navinutí môžete pripojiť vinutia v rôznych intervaloch vinutia na získanie požadovaného zosilneného alebo zosilneného napätia.

Výhoda a nevýhoda autotransformátora

Vo vinutí autotransformátora máme bežne minimálne 3 odbočky, ktoré sú elektricky zakončené ako výstupy.

Vzhľadom na to, že jediné vinutie funguje ako primárne, tak aj sekundárne, autotransformátory majú lepšiu výhodu v tom, že sú menšie, ľahšie a lacnejšie ako bežné transformátory s dvojitým vinutím.

Nevýhodou auto-električkového tvarovača však je, že žiadny z jeho výstupov vinutia nie je elektricky izolovaný od elektrickej siete a môže spôsobiť smrteľný šok pri dotyku v zapnutom stave.

Medzi ďalšie výhody autotransformátorov patrí zníženie reaktancie úniku, zníženie strát, nižší budiaci prúd a vylepšené hodnotenie VA pre akýkoľvek existujúci rozmer a objem.

Aplikácia

Dobrým príkladom aplikácie auto-transformátora je turistický menič napätia, ktorý umožňuje cestujúcemu pripojiť spotrebiče na 230 V na zdroje napájania 120 voltov alebo naopak.

Na prispôsobenie napätia na konci rozšíreného distribučného obvodu s cieľom čeliť prípadnému prebytku napätia by sa mohol použiť autotransformátor s niekoľkými výstupnými odbočkami. Rovnakú situáciu je možné automaticky riadiť elektronickým spínacím obvodom.

To sa zvyčajne realizuje prostredníctvom AVR alebo automatického regulátora napätia, ktorý automaticky prepína rôzne odbočky autotransformátora cez relé alebo triaky, aby kompenzoval výstup v reakcii na zmeny sieťového napätia.

Ako to funguje

Ako bolo uvedené vyššie, autotransformátor obsahuje iba jedno vinutie s 2 koncovými svorkami.

Medzi nimi môže byť jeden alebo viac terminálov, ktoré slúžia ako odbočné body na získanie stupňovaného napätia hore / dole cez odbočné body. V autotransformátore nájdeme, že primárna (vstupná) a sekundárna (výstupná) časť cievok majú spoločné otáčky.

Táto časť vinutia zdieľaná dvoma primárnymi a sekundárnymi časťami je obvykle známa ako „spoločná sekcia“.

Zatiaľ čo časť vinutia, ktorá sa tiahne ďalej od tejto „spoločnej časti“ alebo časť, ktorá nie je spoločná pre primárne a sekundárne časti, je zvyčajne známa ako „sériová časť“.

Primárne (vstupné) napájacie napätie je pripojené cez dve príslušné svorky, ktorých výkon alebo špecifikácia zodpovedá rozsahu vstupného napájania.

Sekundárne (výstupné) napätie sa získava z dvojice svoriek alebo odbočiek, z ktorých jeden je obvykle spoločný, a to ako pre svorku vstupného, ​​tak aj pre výstupné napätie.

V autotransformátore, pretože celé jedno vinutie je jednotné s jeho špecifikáciami, je jeho voltov na otáčku je tiež rovnaký vo všetkých bodoch odberu. To znamená, že napätie indukované v každej z odbočných sekcií bude úmerné jej počtu závitov.

V dôsledku magnetickej indukcie cez vinutie a jadro sa bude napätie a prúd cez vinutie proporcionálne pripočítavať alebo odnímať, v závislosti od počtu závitov.

Napríklad spodné body odbočky budú zobrazovať znížené napätie a zvýšený prúd vzhľadom na spoločné uzemňovacie vedenie, zatiaľ čo horné body odbočky budú zobrazovať vyššie napätia a nižší prúd vzhľadom na spoločné uzemňovacie vedenie.

Najvyšší kohútik v časti série bude zobrazovať napätie vyššie ako vstupné napájacie napätie.

Prenos vstupného a výstupného výkonu však bude rovnaký. To znamená, že súčin napätia a prúdu alebo V x I bude vždy rovnaký pre vstupnú a výstupnú časť.

Ako vypočítať napätie a otáčky

Pretože parametre napätie, prúd a počet závitov sú svojou podstatou úmerné, vzorec pre výpočet ampéra, napätia a počtu závitov sa riadi jednoduchým univerzálnym vzorcom uvedeným nižšie:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Pozrime sa na nasledujúci príklad. Je nevyhnutné mať po ruke najmenej dva parametre, aby ste mohli určiť zvyšné parametre pri výpočte autotramformátora.

Tu máme počet závitov a napätie pre primárnu alebo vstupnú stranu autotransformátora, ale nepoznáme parametre na výstupnej strane ani na strane záťaže.

Teraz predpokladajme, že chceme, aby odbočka N7 na výstupnej strane produkovala 300 V AC cez 220 V vstupný AC. Preto môžeme vypočítať nasledujúcim jednoduchým spôsobom:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 otáčok.

To znamená, že ak má vinutie N7 681 závitov, vytvorí sa požadovaných 300 V, keď sa použije vstup 220 V striedavého prúdu.

Podobne, ak chceme, aby vinutie N2 generovalo napätie povedzme 24 V, potom počet závitov v tejto časti odbočky možno vypočítať pomocou rovnakého vzorca:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 otáčok

Ako vypočítať aktuálny rating

Pre výpočet prúdovej hodnoty výstupnej strany autotransformátora musíme tiež poznať prúdovú hodnotu bočného vinutia 220 V. Povedzme, že ide o 2 ampéry, potom je možné prúd cez vinutie N7 vypočítať pomocou nasledujúceho základného vzorca výkonu:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

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

To ukazuje, že v automatickom transformátore alebo v akomkoľvek type transformátora je výstupný výkon v ideálnom prípade takmer rovnaký ako vstupný výkon.

Ako previesť bežný transformátor na autotransformátor

Ako je diskutované v predchádzajúcich odsekoch tohto článku, bežný transformátor obsahuje dve samostatné vinutia, ktoré sú elektricky izolované a tvoria príslušnú primárnu a sekundárnu stranu.

Pretože obe strany vinutia sú elektricky izolované, je na rozdiel od autotransformátora nemožné z týchto transformátorov generovať prispôsobené zosilnené a zmenšované sieťové napätia.

Avšak s malou úpravou v jednotke by sa bežný transformátor dal do značnej miery previesť na autotransformátor. Z tohto dôvodu musíme jednoducho prepojiť vodiče na primárnej strane s vodičmi na druhej strane vo formáte s, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame:

Tu nájdeme obyčajný transformátor 25-0-25 V / 220 V, ktorý sa prevádza na malý malý autotransformátor, jednoducho pripojením príslušných sekundárnych / primárnych vodičov.

Po pripojení vodičov znázorneným spôsobom upravený autotransformátor umožňuje užívateľovi získať zosilnenú sieť 220 + 25 = 245 AC V alebo zosilnenú sieť 220 - 25 = 195 AC V výstupov z príslušných výstupných vodičov.