Трансформатор і автотрансформатор: відмінність у конструкції і роботі

Для перетворення напруги в електротехніці використовують трансформатори або автотрансформатори. Через схожість назв цих двох пристроїв їх часто плутають або прирівнюють до одного і того ж. Однак це не так, хоч і принцип дії подібний до, але принципово відрізняється конструкція і їх сфера застосування. Тому давайте розглянемо відмінності трансформатора від автотрансформатора, щоб зрозуміти, в чому все ж різниця.

визначення

Трансформатор – це електромагнітний апарат, що передає енергію через магнітне поле. Він складається з двох і більше обмоток (іноді говорять котушок) на сталевому, залізному або ферритовом осерді залежно від числа фаз, вхідних і вихідних напруг. Основний його особливістю є те, що первинна ланцюг і вторинна неелектричних пов’язані між собою, тобто обмотки не мають електричних контактів. Це називається гальванічною розв’язкою. А такий зв’язок котушок називають індуктивною.

Нижче ви бачите умовне графічне позначення двох і трёхобмоточного трансформатора на схемі електричної принципової:

Вони бувають підвищують, знижують і розділовими (напруга на вході дорівнює напрузі на виході). При цьому якщо подати харчування на вторинну обмотку понижувального трансформатора – на первинні обмотки ви отримаєте підвищена напруга, то ж саме і правило працює і для підвищувального.

Автотрансформатор – це один з варіантів трансформатора з декількома обмотками, намотаною на осерді в принципі аналогічному попередньому випадку. У ньому, на відміну від звичайного трансу, первинна та вторинна ланцюг електрично пов’язані між собою. А значить він не забезпечує гальванічної розв’язки. Умовне графічне позначення автотрансформатора ви бачите нижче:

Автотрансформатори бувають з фіксованою вихідною напругою і регульовані. Останні багатьом відомі під назвою ЛАТР (лабораторний автотрансформатор). Також можуть бути як знижувальними, так і підвищують. У регульованому Латре вторинна ланцюг підключається до змінним по котушці контакту.

Важливо! Через відсутність гальванічної розв’язки, автотрансформатори за визначенням не можуть бути розділовими на відміну від звичайних!

Ще однією відмінністю є кількість обмоток автотрансформатора – зазвичай воно дорівнює кількості фаз. Відповідно для живлення однофазних пристроїв використовують однообмоточние, а для трифазних – трёхобмоточние вироби.

Принцип дії

Коротко і простими словами розглянемо, як працює кожен варіант виконання.

У трансформатора є мінімум дві обмотки – первинна і вторинна (або їх кілька). Якщо первинну підключити до мережі (або іншого джерела змінного струму) – тоді струм в первинній обмотці створює магнітний потік через сердечник, який пронизуючи витки вторинних, наводить в них ЕРС. Принцип дії заснований на явищах електромагнітної індукції, зокрема закону Фарадея. При протіканні струму у вторинній обмотці (в навантаження) змінюється і струм у первинній обмотці через взаємоіндукції. Різниця напруг між первинною і вторинними обмотками визначається співвідношенням їх витків (коефіцієнтом трансформації).

Uп / Ud = n1 / n2

n1, n2 – кількість витків на первинці і вторинці.

Говорячи про автотрансформаторі, у нього одна обмотка, якщо фаз кілька – стільки ж і обмоток. При протіканні по ній змінного струму магнітний потік, який виникає всередині неї, індукує ЕРС в цій же обмотці. Її величина прямо пропорційна числу витків. Навантаження (вторинна ланцюг) підключається до відведення від витоків. На підвищує автотрансформаторі харчування подається нема на кінці обмотки, а на один з кінців і відведення від витоків на відміну від трансформатора. Що було зображено на схемі вище.

Основні відмінності

Щоб вам було легше зрозуміти, в чому різниця між звичайним трансформатором і автотрансформатором, ми зібрали в таблицю їх основні відмінності:

трансформатор автотрансформатор
ККД ККД автотрансформатора більше ніж у звичайного, особливо при незначній різниці вхідної та вихідної напруги.
кількість обмоток Мінімум 2 і більше в залежності від кількості фаз 1 і більше, дорівнює кількості фаз
Гальванічна розв’язка є немає
Небезпека ураження електричним струмом при харчування побутових електроприладів При вихідній напрузі менше 36 Вольт – невелика висока
Безпека для живляться приладів висока Низька, при обриві в котушці на витках після відводу до навантаження, на неї потрапить все напруга живлення
вартість Висока, витрата міді і стали для сердечників великий, особливо у трифазних трансформаторів Низька, через те що для кожної фази лише 1 обмотка, витрата міді і стали менші

Трансформатори застосовуються всюди – від електростанцій і підстанцій, розрахованих на десятки і сотні тисяч вольт, до харчування малої побутової техніки. Хоча останнім часом використовуються блоки живлення, але і їх основою є генератор і трансформатор на ферритовом осерді.

Автотрансформатори використовуються в побутових стабілізаторах напруги. Часто ЛАТР використовують в лабораторіях при тестуванні або ремонті електронних пристроїв. Проте вони знайшли своє застосування і в високовольтних мережах, а також для електрифікації залізниць.

Наприклад, на ЖД використовуються такі вироби в мережах 2х25 (два по 25 кіловольт). Як на схемі вище в малонаселених районах прокладається лінія 50 кВ, а до електропоїзду по контактного проводу подається 25 кВ від понижуючого автотрансформатора. Таким чином зменшується число тягових підстанцій і втрати в лінії.

Тепер ви знаєте, в чому принципова відмінність трансформатора від автотрансформатора. Для закріплення матеріалу рекомендуємо переглянути корисне відео по темі:

Напевно ви не знаєте:

Ссылка на основную публикацию