Autotransformer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 1. maj 2020; checks kræver 8 redigeringer .

Autotransformer - en variant af transformeren , hvis primære og sekundære viklinger er kombineret til en fælles vikling og har ikke kun magnetisk kobling, men også elektrisk [1] .

Fordelen ved en autotransformer er højere effektivitet , da kun en del af strømmen konverteres - dette er især vigtigt, når indgangs- og udgangsspændingerne afviger lidt. Ulempen er manglen på galvanisk isolation mellem de primære og sekundære kredsløb. I en autotransformer er sekundærviklingen en del af primærviklingen og har direkte elektrisk kontakt med netværket. Dette indebærer potentielt risici: i tilfælde af en overtrædelse af driftstilstandene eller en ulykke på den ene side, vil der opstå en funktionsfejl og/eller en ulykke på den anden side. For eksempel, når en af højspændingsledningerne er jordet til jord, modtager lavspændingsledningen et højt potentiale i forhold til jord. Det vil sige, at forbrugere på 6 kV-siden i det beskrevne tilfælde kan strømforsynes med 10 kV i forhold til jord. Autotransformere har høje kortslutningsstrømme og mekaniske kræfter i viklingerne i kortslutningstilstande, hvilket negativt påvirker pålideligheden. Også ved design af beskyttelser er det nødvendigt at tage højde for værdierne af kortslutningsstrømme. I forbindelsesskemaet - en stjerne, som er typisk for en autotransformer, kan højere harmoniske øge tab og fremskynde aldring af isolering.

Almindelige forkortelser :

LATR — Laboratory A uto T Transformer Justerbar _ _ RNO - spændingsregulator Enfaset . _ _ _ RNT - Trefaset spændingsregulator . _ _ _

Funktionsprincippet for autotransformeren

Overvej et kredsløb, hvor en kilde til elektrisk energi ( AC-netværk ) er forbundet til en autotransformervikling , der har vindinger , og en forbruger er forbundet til en del af vindingerne i denne vikling . $w$ ${\displaystyle w_{2))$

Når en vekselstrøm passerer gennem viklingen af en autotransformer, opstår der en vekslende magnetisk flux , der inducerer en elektromotorisk kraft i denne vikling , hvis størrelse er direkte proportional med antallet af viklinger.

I hele viklingen af autotransformeren, som har antallet af vindinger , induceres en elektromotorisk kraft , i den del af denne vikling, som har antallet af vindinger , induceres en elektromotorisk kraft . Forholdet mellem disse EMF - værdier ser sådan ud: , hvor kaldes transformationsforholdet . $w$ $E$ ${\displaystyle w_{2))$ $E_2$ ${{E} \over {E_{2}}}={{w} \over {w_{2}}}=k$ $k$

Da spændingsfaldet i den aktive modstand af autotransformatorviklingen er relativt lille, kan det praktisk talt negligeres, og ligheden kan betragtes som rimelig:

U_{s}=E

U_{l}=E_{2},

hvor er spændingen af kilden til elektrisk energi, der påføres hele viklingen af autotransformatoren, som har antallet af vindinger ;

Os

w

U_{l}

- den spænding, der leveres til forbrugeren af elektrisk energi, taget fra den del af autotransformatorviklingen, som har antallet af vindinger .

{\displaystyle w_{2))

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

Spændingen påført fra siden af den elektriske energikilde til alle vindinger af autotransformatorviklingen er så mange gange større end spændingen fjernet fra den del af viklingen der har antallet af vindinger , hvor mange gange antallet af vindinger er større end antallet af omgange . $Os$ $w$ $U_{l}$ ${\displaystyle w_{2))$ $w$ ${\displaystyle w_{2))$

Hvis en forbruger af elektrisk energi er forbundet til autotransformatoren, opstår der under påvirkning af spænding en elektrisk strøm i den , hvis effektive værdi vi betegner som . $U_{l}$ ${\displaystyle I_{l))$

Følgelig vil der i autotransformerens primære kredsløb være en strøm, hvis effektive værdi vil blive betegnet som . $I_{s}$

Strømmen i den øverste del af autotransformatorviklingen, som har antallet af vindinger, vil dog afvige fra strømmen i dens nederste del, som har antallet af vindinger . Dette skyldes det faktum, at kun strømmen løber i den øvre del af viklingen , og i den nederste del - noget resulterende strøm, som er forskellen mellem strømmene og . Faktum er, at ifølge Lenz-reglen er det inducerede elektriske felt i autotransformatorviklingen rettet mod det elektriske felt, der skabes i det af kilden til elektrisk energi. Derfor er strømmene i den nederste del af autotransformatorviklingen rettet mod hinanden, det vil sige, at de er i modfase. $w_{1}={w}-{w_{2))$ ${\displaystyle w_{2))$ $I_{s}$ $I_{s}$ ${\displaystyle I_{l))$ ${\displaystyle w_{2))$ $I_{s}$ ${\displaystyle I_{l))$

Strømmene selv og , som i en konventionel transformer, er relateret af forholdet: $I_{s}$ ${\displaystyle I_{l))$

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

eller

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

Da i en step-down transformer er den resulterende strøm i den nedre vikling af autotransformeren lig med . ${w}>{w_{2))$ ${I_{l}}>{I_{s}}$ $I_{s1}$ ${I_{l}}-{I_{s}}$

Derfor, i den del af autotransformatorviklingen, hvorfra spændingen leveres til forbrugeren, er strømmen meget mindre end strømmen i forbrugeren , dvs. ${I_{l}}-{I_{s}}\ll {I_{l}}$

Dette giver dig mulighed for betydeligt at reducere energiforbruget i autotransformatorviklingen til opvarmning af dens ledning (Se Joule-Lenz lov ) og bruge en mindre ledning, det vil sige reducere forbruget af ikke-jernholdigt metal og reducere vægten og dimensionerne af autotransformeren .

Hvis autotransformatoren er step-up, så tilføres spændingen fra siden af den elektriske energikilde til en del af transformatorviklingens drejninger , og forbrugeren forsynes med spænding fra alle dens vindinger . $w$ ${\displaystyle w_{2))$

Anvendelse af autotransformere

Autotransformatorer bruges i telefonapparater, radiotekniske enheder, til strømforsyning af ensrettere osv. Justerbare (justerende, laboratorie-) autotransformatorer blev i vid udstrækning brugt i USSR til manuel justering af forsyningsspændingen af rør-fjernsyn. Årsagen til dette var, at der ofte var øget eller nedsat spænding i lysnettet, hvilket førte til en forstyrrelse af TV'ets normale drift og endda kunne forårsage skader på det.

I fremtiden blev automatiske ferroresonante stabilisatorer mere effektivt brugt til denne opgave . I efterfølgende tv-modeller ( USCT , etc.), i stedet for en strømtransformator, begyndte man at bruge en skiftende strømforsyning, hvilket gjorde brugen af eksterne spændingsstabilisatorer overflødig.

Jernbaneelektrificering under 2×25 kV-systemet

I USSR (og i det post-sovjetiske rum) er en del af jernbanerne elektrificeret på vekselstrøm 25 kilovolt , frekvens 50 Hertz . Fra traktionstransformatorstationen tilføres en højspænding til køreledningen [2] , skinnen fungerer som returledning . Men i tyndt befolkede områder er det ikke muligt ofte at placere traktionsstationer (desuden er det svært at finde kvalificeret personale til deres vedligeholdelse, samt at skabe ordentlige levevilkår for mennesker) .

For tyndt befolkede områder er der udviklet et elektrificeringssystem på 2 × 25 kV (to femogtyve kilovolt hver) .

På understøtningerne af kontaktnettet (på siden af jernbanesporet og kontakttråden) strækkes en speciel strømledning , ind i hvilken en spænding på 50 tusinde volt leveres fra traktionstransformatorstationen. På jernbanestationer (eller på træk) er lav-vedligeholdelse step-down autotransformere installeret, viklingsudgangen er forbundet med forsyningsledningen, og viklingsudgangen er forbundet med kontaktledningen. Den fælles (retur) ledning er skinnen. En halv spænding på 50 kV, det vil sige 25 kV, påføres køreledningen [3] . $\omega_{1}$ $\omega _{2}$

Dette system giver dig mulighed for at bygge traktionstransformatorstationer sjældnere og reducerer også varmetab . Elektriske lokomotiver og AC elektriske tog behøver ikke ændring.

Se også

Spændingsdeler

Noter

↑ Great Soviet Encyclopedia: [i 51 bind] / kap. udg. S. I. VAVILOV - 2. - M . : Sovjetisk encyklopædi, 1949-1958. - T. 1. - S. 284.
↑ Som regel forsynes den lidt over 25 kilovolt, normalt 27-27,5; under hensyntagen til tab.
↑ Som regel tilføres lidt over 50 kilovolt, normalt 55; under hensyntagen til tab, så der er 27,5 kV på køreledningen.

Litteratur

Great Soviet Encyclopedia : [i 51 bind] / kap. udg. S. I. Vavilov . - 2. udg. - M . : Sovjetisk encyklopædi, 1949-1958.

Links

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk catalansk Stor russer Great Soviet (1 udg.) Treccani

Typer af transformere
Strømtransformer autotransformer Transreaktor Strømtransformer spændingstransformer puls transformer Isolerende transformer peak transformer