Hoe een autotransformator werkt - hoe te maken

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Een autotransformator is een elektrische transformator die bestaat uit slechts een enkele, continue, niet-geïsoleerde wikkeling, met afgetakte aansluitingen over verschillende punten van de wikkeling. Het wikkelingsgedeelte tussen de aftakkingen dat overeenkomt met het wisselstroomnet, wordt aangesloten op het wisselstroomnet, terwijl de overige aftakkingen worden gebruikt om de gewenste uitgangsspanningen te verkrijgen, in overeenstemming met hun wikkelverhoudingen.

Deze uitgangsspanningen kunnen variëren van niveaus hoger dan de ingangsvoeding en lager dan de ingangsnet AC, afhankelijk van de wikkelverhouding over de relevante aftappunten.



Het woord 'auto' is geïnspireerd op de Griekse term 'zelf' die betrekking heeft op de werking van een solitaire wikkelspoel over de hele transformator, zonder enig automatisch mechanisme.

In een autotransformator fungeren afgetakte delen van een enkele continue wikkeling als zowel de primaire wikkeling als de secundaire wikkeling van de transformator.



Verschil tussen auto-transformator en de step-down transformator

Typisch in elke standaard step-down transformator vinden we twee volledig afzonderlijke wikkelspoelen in de vorm van primaire wikkeling en secundaire wikkeling die elektrisch geïsoleerd zijn, maar magnetisch aan elkaar zijn gekoppeld, zoals hieronder wordt weergegeven.

Hier bepaalt de verhouding van de wikkeling over de primaire en de secundaire wikkeling de hoeveelheid spanning en stroomoverdracht tussen de twee wikkelingen door magnetische inductie.

Dit betekent dat als aannemen dat de primaire 10 keer meer beurten heeft dan de secundaire, dan zal een 220 V AC die aan de primaire wordt gevoed een 10 keer afgetrapte lagere spanning veroorzaken over de secundaire, gelijk aan 220 V / 10 = 22 V.

Evenzo, als een 22 V AC wordt toegepast op de secundaire zijde, zal dit een verhoogde 220 V genereren aan de primaire zijde.

In tegenstelling hiermee is er in een autotransformator een enkele continue wikkeling die is verdeeld in verschillende spanningsaftakkingen, die de verschillende spanningsniveaus over de hele wikkeling bepalen, zoals hieronder weergegeven.

Al deze aftakkingen zijn niet elektrisch geïsoleerd, maar kunnen magnetisch worden bekrachtigd, net als onze standaardtransformator, waardoor een evenredige hoeveelheid spanning en stroom over de secties kan worden verdeeld, afhankelijk van de verhoudingen van de wikkeling tussen de aftakkingen.

Hoe maak je een autotransformator

Een autotransformator kan worden gebouwd met dezelfde berekeningen als voor een normale step-down transformator, behalve de secundaire zijde.

In feite is het maken van een autotransformator veel eenvoudiger dan de standaardtransformator, omdat we hier de secundaire zijwikkeling kunnen elimineren en een enkele primaire 300 V of 400 V continue wikkeling kunnen gebruiken.

Volg dus in principe alle stappen die in het volgende artikel worden uitgelegd, sla gewoon de berekeningen aan de secundaire zijde over en voer alleen de berekeningen aan de primaire 220 V-zijde uit.

Kronkelende details

Gebruik 400 V voor de primaire volt en 1 amp voor de stroom. Eenmaal opgewonden, kunt u tikken over verschillende intervallen van de wikkeling bevestigen om de gewenste verhoogde of verlaagde spanningen te verkrijgen.

Voordeel en nadeel van een auto-transformator

In een autotransformatorwikkeling hebben we normaal gesproken minimaal 3 aftakkingen die elektrisch zijn afgesloten als uitgangen.

Vanwege het feit dat een enkele wikkeling zowel als primair als secundair functioneert, hebben autotransformatoren een groter voordeel dat ze kleiner, lichter en betaalbaarder zijn dan typische dubbelwikkelende conventionele step-down transformatoren.

Het nadeel van een auto-tramsformer komt echter voort uit het feit dat geen van de kronkelende uitgangen elektrisch geïsoleerd is van het wisselstroomnet en een dodelijke schok kan veroorzaken wanneer deze wordt aangeraakt in ingeschakelde toestand.

Andere voordelen van autotransformatoren zijn de verminderde lekreactantie, verminderde verliezen, lagere excitatiestroom en verbeterde VA-classificatie voor elke bestaande dimensie en bulk.

Toepassing

Een goed voorbeeld van een autotransformatortoepassing is de spanningsomvormer voor toeristen, waarmee de reiziger 230 V-apparaten kan aansluiten op 120 volt voedingsbronnen, of omgekeerd.

Een autotransformator met verschillende uitgangstappen zou kunnen worden gebruikt om de spanning aan het einde van een uitgebreid distributieschakeling aan te passen om eventuele overtollige spanningsval tegen te gaan. Dezelfde situatie zou automatisch kunnen worden geregeld via een elektronisch schakelcircuit.

Dit wordt normaal gesproken geïmplementeerd via een AVR of een automatische spanningsregelaar, die automatisch de verschillende aftakkingen van de autotransformator schakelt via relais of triacs, om de output te compenseren als reactie op de veranderingen in de netspanning.

Hoe het werkt

Zoals hierboven besproken, omvat een autotransformator slechts één wikkeling met 2 eindaansluitingen.

Er kunnen een of meer aansluitingen tussen zitten als aftappunten om de oplopende / aflopende spanningen over de aftappunten te krijgen. In een autotransformator vinden we dat het primaire (input) en secundaire (output) gedeelte van spoelen hun beurten gemeen hebben.

Dit is het deel van de wikkeling dat wordt gedeeld door de twee primaire en secundaire is meestal bekend als de 'gemeenschappelijke sectie'.

Terwijl het deel van de wikkeling dat zich buiten dit 'gemeenschappelijke gedeelte' uitstrekt of het gedeelte dat niet wordt gedeeld, het primaire en secundaire gedeelte gewoonlijk de 'Series-sectie' wordt genoemd.

De primaire (ingangs) voedingsspanning is aangesloten op twee van de juiste klemmen, waarvan de waarde of specificatie overeenkomt met het ingangsvoedingsbereik.

De secundaire (uitgangs) spanning wordt verkregen via een paar klemmen of aftakkingen, een bepaalde aansluiting hiervan is normaal gesproken gemeenschappelijk, zowel naar de ingangs- als de uitgangsspanningsaansluiting.

In een autotransformator, aangezien de gehele enkele wikkeling uniform is met zijn specificaties, zijn volt per beurt is ook hetzelfde voor alle aftappunten. Dit betekent dat de spanning die over elk van de aftaksecties wordt geïnduceerd, in verhouding staat tot het aantal omwentelingen.

Vanwege magnetische inductie over de wikkeling en de kern, worden spanning en stroom proportioneel opgeteld of afgetrokken over de wikkeling, afhankelijk van het aantal windingen.

De onderste aftappunten zullen bijvoorbeeld verminderde spanningen en verhoogde stroom vertonen met verwijzing naar de gemeenschappelijke aardingslijn, terwijl de bovenste aftappunten hogere spanningen en lagere stroom zullen tonen ten opzichte van de gemeenschappelijke aardingslijn.

De bovenste kraan in de seriesectie geeft spanningen weer die hoger zijn dan de ingangsvoedingsspanning.

De overdracht van het ingangs- en uitgangsvermogen is echter hetzelfde. Dit betekent dat het product van spanning en stroom of V x I altijd gelijk zal zijn voor de ingangs- en uitgangssecties.

Hoe spanning en omwentelingen te berekenen

Omdat de parameters spanning, stroom en aantal windingen evenredig van aard zijn, wordt de formule voor het berekenen van de ampère, spanning en het aantal windingen bepaald door de onderstaande eenvoudige universele formule:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Laten we eens kijken naar het volgende voorbeeld. Het is essentieel om ten minste twee parameters in de hand te hebben om de resterende parameters te bepalen tijdens het berekenen van een autotramsformer.

Hier hebben we het aantal beurten en de spanning voor de primaire of de ingangszijde van de autotransformator, maar we kennen de parameters niet aan de uitgangszijde of de belastingszijde.

Stel nu dat we willen dat de N7-kraan aan de uitgangszijde 300 V wisselstroom produceert via de 220 V wisselstroom. Daarom kunnen we op de volgende eenvoudige manier berekenen:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 windingen.

Dit houdt in dat als N7-wikkeling 681 omwentelingen heeft, deze de vereiste 300 V zal produceren wanneer een ingang van 220 V AC wordt toegepast.

Evenzo, als we willen dat de wikkeling N2 een spanning genereert, zeg 24 V, dan kan het aantal beurten dit gedeelte van het tikken worden berekend met behulp van dezelfde formule:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 windingen

Hoe de huidige beoordeling te berekenen

Voor het berekenen van de stroomsterkte van de uitgangszijde van een autotransformator, moeten we ook de stroomsterkte van de 220 V-zijwikkeling kennen. Laten we zeggen dat dit 2 ampère is, dan kan de stroom over de N7-wikkeling worden berekend met behulp van de volgende basisvermogensformule:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

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

Dit toont aan dat in een autotransformator, of elk type transformator, het uitgangsvermogen idealiter bijna gelijk is aan het ingangsvermogen.

Hoe u een gewone transformator naar een autotransformator converteert

Zoals besproken in de vorige paragrafen van dit artikel, bevat een gewone transformator twee afzonderlijke wikkelingen die elektrisch geïsoleerd zijn en de respectieve primaire en secundaire zijden vormen.

Omdat de twee wikkelingszijden elektrisch geïsoleerd zijn, wordt het onmogelijk om op maat gemaakte verhoogde en verlaagde AC-netspanningen te genereren van deze transformatoren, in tegenstelling tot een autotransformator.

Met een kleine aanpassing in de eenheid zou een gewone transformator echter voor een groot deel kunnen worden omgezet in een autotransformator. Hiervoor hoeven we alleen maar de primaire zij-draden met de secundaire zij-draden in s-formaat met elkaar te verbinden, zoals weergegeven in het volgende diagram:

Hier vinden we een gewone 25-0-25 V / 220 V step-down transformator die wordt omgezet in een handige kleine autotransformator, simpelweg door de relevante secundaire / primaire draden samen te voegen.

Zodra de draden op de getoonde manier zijn samengevoegd, stelt de gemodificeerde autotransformator de gebruiker in staat om een ​​verhoogde netspanning 220 + 25 = 245 AC V te verkrijgen, of een getrapte netspanning van 220 - 25 = 195 AC V-uitgangen van de relevante uitgangsdraden.




Een paar: Klasse-D sinusomvormercircuit Volgende: Variac-circuit voor het besturen van grote DC-shuntmotoren