ترانسفورماتور خودکار: یک سیم پیچ دو بار کار می کند

مقدمه

تصور کنید باید یک منبع 230 ولت را برای یک ماشین به 200 ولت کاهش دهید. یک ترانسفورماتور معمولی از دو سیم پیچ مجزا استفاده می کند. یک اتوترانسفورماتور همان کار را با یک سیم پیچ پیوسته انجام می دهد که همزمان به عنوان سیم پیچ ورودی و خروجی عمل می کند. کلمه "خودکار" از یونانی به معنای "خود" می آید - نه "خودکار". این یک ترانسفورماتور خودکار و تک سیم پیچ است.

برای یک مبتدی: یک طناب تک تصویر کنید. شما آن را در یک انتها و در یک نقطه در طول آن نگه دارید. ولتاژ کل طناب ورودی شماست. ولتاژ در بخش کوتاه تر، خروجی شماست. یک طناب، دو ولتاژ.

اصل و انواع

یک اتوترانسفورماتور دارای یک سیم پیچ منفرد بر روی یک هسته آهنی با حداقل سه نقطه اتصال است: دو سر به علاوه یک یا چند شیر در بین آن. ورودی در قسمتی یا تمام سیم پیچ اعمال می شود. خروجی از یک شیر آب گرفته می شود. بنابراین سیم پیچ به یک بخش سری (حاوی اختلاف ولتاژ) و یک بخش مشترک (مشترک توسط هر دو مدار) تقسیم می شود.

از آنجایی که ورودی و خروجی به صورت الکتریکی به هم متصل هستند، برق به دو صورت حرکت می کند:

• رسانا - مستقیماً از طریق سیم مشترک.
• القایی - از طریق میدان مغناطیسی در هسته.

هر چه دو ولتاژ به هم نزدیکتر باشند، توان بیشتری به صورت رسانا جریان می یابد و هسته کمتری باید تحمل کند. بر اساس تجزیه و تحلیل های مهندسی استاندارد، سهم انتقال رسانا برابر k × P_out و سهم انتقال القایی (1-k) × P_out است، که در آن k = V_out / V_in است. بنابراین یک واحد 220 ولت → 200 ولت ( k ≈ 0.91) حدود 91٪ از توان خود را با رسانش منتقل می کند - به همین دلیل است که می تواند تا 80٪ کوچکتر از یک ترانسفورماتور ایزوله با همان رتبه باشد. اتوترانسفورماتورهای درجه قدرت به طور معمول به راندمان 98-99٪ می رسند (Johsun Tec).

انواع متداول: واحدهای با نسبت ثابت (به عنوان مثال، 480 ولت → 600 ولت برای موتور)، واحدهای متغیر ( واریاک آشنا با برس کشویی، 0-130٪ ورودی)، و نسخه های بانک سه فاز .

مثال کاربردی

یک کاربرد کلاسیک راه اندازی موتور با ولتاژ کاهش یافته است (استارت کورندورفر): ضربه زدن به 50 تا 80 درصد ولتاژ خط، جریان هجومی و گشتاور راه اندازی را محدود می کند، سپس موتور را مستقیماً هنگامی که در حال چرخش است وصل می کند. اتوترانسفورماتورها همچنین شبکه‌ها را با نسبت‌های متوسط ​​(مثلاً 132 کیلوولت ↔ 66 کیلو ولت) به هم متصل می‌کنند و به عنوان اصلاح‌کننده باک بوست برای افت ولتاژ کوچک در خطوط توزیع طولانی عمل می‌کنند.

تصور غلط رایج و واقعیت سرگرم کننده

تصور اشتباه: "ترانسفورماتور همیشه خروجی را ایزوله می کند." این یکی نیست یک اتوترانسفورماتور هیچ جداسازی گالوانیکی ایجاد نمی کند - ورودی و خروجی یک هادی مشترک دارند. اگر بخش مشترک باز شود، ولتاژ ورودی کامل می تواند در پایانه های خروجی ظاهر شود. بنابراین استانداردهایی مانند IEC 61558، UL 5085 و NEC Article 450 به ترانسفورماتورهای ایزولاسیون واقعی برای مدارهای پزشکی، کنترلی و رو به مصرف کننده نیاز دارند.

واقعیت جالب: "خودکار" در اتوترانسفورماتور به معنای "خود" است، نه "خودکار" - یک سیم پیچ که کار دو را انجام می دهد.