Для чего применяется автотрансформатор

Автотрансформатр (ЛАТР): устройство, принцип действия и применение

Для повышения или понижения уровня напряжения (U) используются трансформаторы, в которых благодаря разному числу витков первичной и вторичной обмоток на выходе можно получить требуемый уровень U.

Подобные устройства используются и в лабораторных исследованиях, однако их конструкция имеет свои особенности.

  При необходимости провести плавную регулировку как однофазного, так и трехфазного напряжения, применяются особые автотранформаторы — ЛАТР, выполняющие функцию блока питания (БП) для различных видов приборов в лаборатории.

Основной особенностью данного устройства является то, что первичная и вторичные обмотки в нем соединены электрическим путем (точнее сказать, контуры обмоток соединены, при этом часть витков относится к первичному, а другая часть – к виткам вторичного типа), что обеспечивает помимо электромагнитной, еще и электрическую взаимосвязь.

Вторичная обмотка на выходе имеет несколько рядов клемм, при этом при подключении к каждой из них можно получить разные уровни U.

Преимущества и недостатки использования ЛАТР

Как уже было сказано выше, подобные виды трансформаторов используются в основном в лабораториях.  Основными преимуществами применения данного вида приборов можно считать следующие факторы:

• Высокий КПД, который в ЛАТРах как при однофазном, так и трехфазном токе может достигать значения в 99 %. Такой показатель возможен в том случае, когда различие между U входа и выхода незначительно, при этом выходное напряжение может быть как меньше, так и больше входящего. При этом U выхода всегда имеет синусоидальную характеристику.
• За счет того, что как первичная, так и вторичная обмотки соединены в единый контур, между ними не существует гальванической развязки. При присутствии зануления (в промышленных сетях) это не критично, зато позволяет использовать якорь маленького диаметра (меньший расход материала) и меньшее количество медного провода, необходимого для витков.
• В связи с техническими особенностями, указанными в предыдущем подпункте, автотрансформатор бывает, как правило, небольшого размера и достаточно легок, что в свою очередь, значительно влияет на уменьшение его стоимости.

Виды ЛАТРов и их обозначения

Как уже было сказано выше, все подобные виды трансформаторов работают от цепи переменного тока, причем распространены как однофазные, так и трехфазные модели. В зависимости от их технических характеристик, они обозначаются следующим образом:

• Лабораторный регулируемый автотрансформатр – собственно, ЛАТР.
• Автотрансформатор, применяемый на однофазном переменном токе (однофазные регулятор напряжения) – РНО.
• Применяемый на трехфазном токе (трехфазные регуляторы напряжения) автотрансформатор – РНТ.

Все ЛАТРы применяются для того, чтобы на выходе получить напряжение, отличное от входящего (преобразователь или регулятор напряжения). Зачастую, их применение оправдано для подключения бытовой техники, номинальное напряжение которой по характеристикам, заявленным производителем, отличается от U промышленной сети (230/50 В или 380/50 В).

Все виды трансформаторов представляют собой несколько обмоток, которые связаны индуктивным путем, и могут преобразовывать либо входное напряжение (трансформаторы U), либо входной ток (трансформаторы I). Что касается лабораторных автотранформаторов, в которых имеется также электрическая связь между обмотками, они хотя и активно применяются с середины пятидесятых годов прошлого века, при этом, остаются востребованными и по сегодняшний день.

Модификация подобного прибора значительно изменилась с течением времени.

Ранее, в целях осуществления плавной регулировки по U применялся токосъемный контакт, закрепляемый на витках вторичной обмотки, что позволяло быстро изменять параметры напряжения на выходе.

Таким образом, в условиях лаборатории всегда существовала возможность изменять работу различных устройств и агрегатов, как то – менять обороты двигателя, усиливать или приглушать яркость освещения или регулировать температуру нагрева паяльника.

В настоящее время ЛАТР имеет достаточно много различных модификаций, самые популярные из них – ЛАТР-1М и ЛАТР-2М. Однако все модели являются преобразователями напряжения по его величине (стабилизаторами U), причем, выходной параметр имеет возможность настройки. Для правильного использования подобных видов устройств необходимо обратиться к инструкции по применению ЛАТРа.

Схема ЛАТР

Как уже было сказано выше, все ЛАТРы относятся к автотранформаторам и обладают незначительной мощностью. При этом, им не требуется регистрация как средства измерения в Госреестре СИ и, соответственно, их не требуется поверять (по метрологическому освидетельствованию).

ЛАТР используется как на однофазной (230/50В), так и на трехфазной (380/50В) сети переменного тока и состоит из следующих составляющих:

• Тороидальный сердечник из стали.
• Обмотка, которая выполнена в виде одного контура (первичная).

При этом ее определенное количество витков зачастую выступает также и в роли вторичной обмотки и может регулироваться в зависимости от требуемого U выхода. Для того, чтобы уменьшить или увеличить число витков вторичной обмотки, в ЛАТРе предусмотрено ручное управление (ручка), поворот которой вызывает скольжение и перемещение угольной щетки от одного витка к другому.  Таким образом, изменяется коэффициент трансформации, что и обуславливает различное выходное U.

Как работает ЛАТР

Как уже было сказано, настройка требуемого выходного напряжения осуществляется вручную, посредством вращения ручки, меняющей перемещение угольной щетки. При этом подобная настройка реализуется при подключении прибора к электрической сети.

Один из выходов витков обмотки, относящийся к вторичной, подсоединен к угольной щетке. Второй конец вторичной обмотки является общим с той стороны, где имеется входная сеть. Вращение ручки вызывает перемещение щетки, что в свою очередь изменяет число витков, а следовательно – выходное значение U.

Все устройства, которым необходимо напряжение, отличное от номинального, подсоединяются к выходу ЛАТРа (к специально установленным клеммам). Питание сети подается на входные клеммы автотранформатора.

Спереди автотрансформатора установлен вольтметр для вторичной цепи, который способен показать резкие скачки напряжения (перегрузку), а также позволяет более точно выставить требуемое U на выходе.

ВАЖНО! Данный вольтметр позволяет правильно выставить требуемое напряжение вторичной цепи, однако, для правильной оценки его значения необходимо также замерять U перед потребителем.

Также в корпусе ЛАТРа имеются специальные отверстия (или вентиляционная решетка, установленная в некоторых моделях), которая позволяет производить вентиляцию внутри и предохраняет как сердечник, так и обмотку от перегрева.

Виды применяемых лабораторных автотрансформаторов

Все ЛАТРы, используемые в настоящее время, рассчитаны на питание от сети АС определенных напряжений.

Модели, предназначенные для работы на однофазном токе 230/50В. Имеют один тороидальный сердечник, на котором расположена обмотка. Их схема очень проста.

Устройства, работающие от трехфазной сети АС 380/50В. Они оснащены тремя магнитопроводами, каждый из которых имеет свою обмотку. Здесь схема выглядит несколько иначе.

Все виды подобных трансформаторов могут выдавать как пониженное, так и повышенное напряжение на выходе, а именно:

• РНО – 0-250В.
• РНТ – 0-450В.

Основные сферы применения ЛАТР

Все подобные виды автотранформаторов имеют достаточно узкое применение за счет своих конструктивных особенностей, а именно:

• В лабораториях различных НИИ и предприятий для проведения тестовых работ применительно к оборудованию, работающему на АС, а также в качестве стабилизатора U для понижения сетевого напряжения (на входе).
• Для наладки, отладки промышленных приборов, радиоэлектронной и высокочувствительной техники и большинства устройств, для работы которых требуется пониженный уровень U.
• В качестве зарядного устройства для АКБ.
• В ЖКХ.
• В образовательных учреждениях для проведения лабораторных работ.

Однако, если в электросети постоянно имеется нестабильный уровень U, применение ЛАТРа не будет себя оправдывать, так как в подобных случаях требуется установка стабилизатора.

Как изготовить ЛАТР своими руками

Подобный тип автотрансформатора вполне возможно изготовить собственными силами, при этом, предпочтительно начинать с простой модели, предназначенной для однофазного тока с U сети 230/50В.

Для понимания того, что такое трансформатор ЛАТР и как он будет работать, достаточно взглянуть на простейшую схему.

Можно, конечно, собрать и электронный ЛАТР своими руками. Но для начала следует приступать к сборке с элементарных схем.

Следует заранее оговориться, что подобный типы ЛАТРов предназначаются для изменения напряжения в небольших диапазонах. Иначе целесообразно использовать обычные, классические схемы трансформаторов с первичной и вторичной обмотками. При применении ЛАТРа на большой разнице входного и выходного U возможно возникновение следующих проблем:

• Велика вероятность возникновения I, близкого к току КЗ.
• В связи с использованием большего количества материала (сердечника, медной проволоки), вес и габариты полученного трансформатора будут достаточно велики, что также и увеличит его стоимость.
• Низкий КПД.

Для сборки ЛАТРа необходимо подготовить следующие материалы:

• Сердечник (стержневой или тороидальной формы), продаются в специализированных магазинах. Возможно также найти подобный якорь в старой, сломанной технике.
• Медная проволока (для обмотки).
• Изолента (тряпичная).
• Термостойкий лак.
• Корпус, на который необходимо установить входные и выходные клеммы.

Если необходимо собрать автотрансформатор с возможностью изменения выходного U, также потребуются:

• Вольтметр (можно применить как аналоговый, так и цифровой вариант).
• Ручка и ползунок, имеющий угольную щетку (необходимы для регулировки U).

Для того, чтобы правильно подобрать количество витков медной проволоки, необходимо произвести расчет провода. С этой целью необходимо определиться, в каких диапазонах требуется получить напряжение на выходе. В качестве стандартных значений используется 127/50, 180/50 и 250/50, при этом U входа = 230/50В. Также требуется ограничить и задать мощность прибора Р.

Расчет витков обмотки

Для того, чтобы подобрать требуемый провод, необходимо определить максимальный ток, который возможен через обмотку. Максимальный I можно получить при работе автотрансформатора в качестве понижающего с 230В (U1) на 127В (U2). Таким образом, I считается следующим образом:
I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1, где:

• I, I2, I3 – тoк на участках, A.
• Р – мощность, Вт.
• U1, U2 – напряжение на входе и выходе, В.

Для того, чтобы подобрать провод требуемого диаметра, необходимо произвести следующий расчет:

d = 0,8 * √I

Исходя из таблицы по выбору марки провода и его сечения, согласно ПУЭ подбирается требуемый провод.

После этого необходимо высчитать коэффициент трансформации для ЛАТРа, а также расчетную мощность:

n = U1 / U2

Pp = P * k * (1 – 1/n)

В последней формуле k – коэффициент, зависящий от КПД ЛАТРа.

Теперь требуется определить количество витков обмотки, необходимое для U в 1 В. Для этой цели определяется площадь поперечного сечения магнитопровода S:

Источник: http://library.espec.ws/section6/article136.html

Автотрансформатор (ЛАТР)

Автотрансформатор – разновидность электрического трансформатора. Отличительная особенность этого оборудования заключена в прямом соединении первичной и вторичной обмотки, обеспечивающем два вида связи – электромагнитную и гальваническую. Катушка с несколькими (минимум тремя) выводами позволяет пользователям получать разные значения выходного напряжения. При малом коэффициенте трансформации автотрансформатор эффективнее, дешевле и легче многообмоточных аналогов.

Преимущества и недостатки

Среди главных преимуществ этого типа оборудования – высокий КПД, достигающий 99 %, поскольку преобразуется лишь часть мощности. При незначительном отличии входного и выходного напряжения потери на преобразование минимальны, и это существенный плюс конструкции.

Главным недостатком автотрансформаторов является отсутствие гальванически обособленных первичной и вторичной электроцепей, как в трансформаторе. То есть конструкция не позволяет создать так называемую «гальваническую развязку», вследствие чего высокий коэффициент преобразования может привести к короткому замыканию или пробою автотрансформатора.

Конструктивные особенности

Название «трансформаторы» получила электроаппаратура с 2-мя и более обмотками, имеющими индуктивную связь, которая служит для изменения напряжения электроэнергии. Одну обмотку имеет только автотрансформатор, остальные модели трансформаторов имеют несколько обмоток на сердечнике с ферромагнитными свойствами, охваченных магнитным потоком.

Сегодня особой популярностью пользуются однофазные трансформаторы – ЛАТР, лабораторный вариант оборудования с неизолированными между собой обмотками, имеющими прямое соединение, обеспечивающее, помимо электромагнитной, электрическую связь. Катушка оснащается несколькими выводами с разным по величине напряжением. Конструкция ЛАТР, благодаря своим особенностям, способна выдавать как повышенное, так и пониженное напряжение.

Латр – лабораторные автотрансформаторы

Однофазные ЛАТР используются преимущественно в лабораторных условиях для регулировки напряжения в сетях с низким напряжением. Состоят они из кольцеобразного ферромагнитного сердечника, на который наматывается единственный слой изолированного медного провода. Из обмотки в нескольких местах отходят ответвления, обеспечивающие возможность применения устройств в качестве автотрансформаторов, повышающих или понижающих напряжение с сохранением коэффициентов трансформации.

Сверху по обмотке проходит узкая дорожка с очищенной изоляцией для роликового или щёточного контакта, плавно изменяющего вторичное напряжение. В ЛАТР не случается витковых коротких замыканий, поскольку ток сети и нагрузки близок по значению и двигается навстречу друг другу.

Трёхфазные трансформаторы

Наряду с однофазными автотрансформаторами существуют трёхфазные варианты с двумя или тремя обмотками, с фазами, соединёнными в виде звезды и отдельной точкой нейтрали. Такая форма соединения обеспечивает возможность понижения напряжения, рассчитанного для изоляции прибора. Устройства снижают уровень напряжения по время запуска мощных электромоторов и регулируют напряжение по ступеням в электропечах.

Использование автотрансформаторов в высоковольтных сетях оптимизирует их эффективность, снижает стоимость транспортировки электроэнергии, но при этом повышает риск возникновения токов высокого замыкания.

Режимы работы:

• автотрансформаторный;
• трансформаторный;
• комбинированный.

Соблюдение требований эксплуатации, включая контроль температуры масла, обеспечивает длительное время работы автотрансформаторов без перегрева и сбоев.

Достоинства и недостатки трёхфазных автотрансформаторов

Преимущества:

• высокий КПД;
• уменьшенный расход материалов – меди для катушек и стали для сердечника;
• простота транспортировки конструкции за счёт сниженного веса и небольших габаритов;
• низкая стоимость;
• плавный съём напряжения.

Недостатки:

• катушки чаще всего подключают звездой, нейтраль заземляется. Существуют и другие схемы соединения, сопряжённые с некоторыми неудобствами, из-за чего используются редко. Нейтраль заземляется через сопротивление или глухим методом;
• во время грозы повышается потенциал перенапряжения на входе автотрансформатора, поэтому требуется наличие разрядников;
• первичная и вторичная электрические цепи не имеют между собой изоляции;
• низкое напряжение зависит от высокого, сбои и скачки одного влияют на другое.

Недорогие удобные и функциональные автотрансформаторы – идеальный выбор для систем с невысоким напряжением.

Источник: https://kipia.ru/avtotransformator/

Особенности регулируемых лабораторных автотрансформаторов для применения в быту

• 22 августа 2018 г. в 12:44
• 245

Компания SUNTEK — одна из ведущих российских компаний в сфере разработки и комплексных поставок электротехнического оборудования запустила в производство линейку однофазных автотрансформаторов ЛАТРов, удобных для бытового использования. В данном обзоре рассматриваются основные конструктивные особенности новой серии.

Рынок электротехники не стоит на месте. Все больше электроприборов, которые еще каких-то полтора-два десятилетия назад можно было увидеть только в руках профессионалов, сегодня востребованы широким кругом потребителей. Тоже относится и к ЛАТРам.

Аббревиатура ЛАТР расшифровывается как лабораторный автотрансформатор регулируемый, то есть по сути — это автотрансформатор, где предусмотрена возможность точного регулирования выходного напряжения. Конструктивно он представляет собой тороидальный сердечник с медной обмоткой. Поворот регулировочной ручки ЛАТРа перемещает угольную щетку по открытому участку обмотки, тем самым изменяя коэффициент трансформации и, следовательно, значение выходного напряжения.

ЛАТР SUNTEK RED 5000

Изначально предназначенные исключительно для лабораторных испытаний и тестирования оборудования на базе крупных производственных предприятий, исследовательских и образовательных центров, теперь ЛАТРы находят применение в самых разных областях: любительская радиоэлектроника, садоводство, огородничество, пчеловодство и пр., практически везде, где необходимо повысить, понизить и постоянно удерживать переменное напряжение в заданном диапазоне.

Следуя современным тенденциям компания SUNTEK разработала и запустила в производство линейку однофазных ЛАТРов серии RED, в которых основное внимание уделено безопасности и простоте эксплуатации. Линейка представлена шестью моделями различной мощности от 500 до 10000ВА.

Конструктивные особенности ЛАТРов SUNTEK серии RED

Все ЛАТРы данной серии имеют предохранитель от токовых перегрузок, позволяющий уберечь прибор от перегрева и перегорания обмотки катушки. При бытовом использовании предохранитель по току играет важную роль, ведь человеку, не имеющему профильного образования, бывает сложно учесть все нюансы и не допустить ошибки.

Даже если правильно рассчитана предполагаемая величина тока, который пойдет по обмоткам катушки, и ЛАТР выбран правильно, при некорректном обращении он может выйти из строя. Например, при подключении к ЛАТРу 1000 ВА (допустимый ток 4А) прибора, полная мощность которого составляет 200Вт, регулятор на ЛАТРе не должен находиться в диапазоне от 0 до 50 Вольт (200/4=50).

В этом диапазоне ток превышает 4А, что приведет к перегрузке, а при отсутствии предохранителя и к поломке ЛАТРа.

Другим значительным шагом, предпринятым инженерами SUNTEK в стремлении сделать ЛАТР доступным для широкого круга потребителей, стало упрощение системы подключения.

Подключение ЛАТРов 

Подключение ЛАТРов серии RED реализовано двумя способами. У моделей большого номинала на переднюю панель выведены четыре зажимных контакта (клеммы), две на вход и две на выход. В моделях 500ВА, 1000ВА, 2000ВА предусмотрено подключение по типу вилка/розетка.

Здесь есть встроенный провод с евровилкой для подключения в сеть и розетка на корпусе для подключения нагрузки, а также кнопка включения/выключения. Наличие вилки и розетки на корпусе ЛАТРа значительно облегчает процесс подключения. Отпадает необходимость приобретать комплект проводов и подсоединять их к клеммной колодке.

Достаточно просто воткнуть вилку ЛАТРа в сетевую розетку, а вилку прибора в розетку на ЛАТРе. Такая задача под силу любому человеку, даже очень далекому от физики и электротехники.

Регулирование выходного напряжения осуществляется при помощи поворотной ручки. Под ручкой расположена шкала напряжений, сверяясь с которой можно увеличивать или уменьшать напряжение. Точную настройку (вплоть до 1 Вольта) удобно проводить на основании показаний ЖК-дисплея. По сравнению с достаточно распространенными стрелочными вольтметрами, считывать показания с ЖК-дисплея значительно проще. У ЛАТРов серии RED напряжение на выходе отображается именно с помощью ЖК-дисплея.

Лабораторные автотрансформаторы SUNTEK RED

Предлагаемые компания SUNTEK конструктивные решения позволяют вывести ЛАТР за рамки сугубо профессиональных приборов и делают его удобны для домашнего использования. Другая сфера применения — личные подсобные хозяйства, небольшие производства, мастерские, где квалификация сотрудников, привлекаемых к выполнению работ, не всегда позволяет использовать более трудоемкое в настройке оборудование.

Источник: https://www.elec.ru/articles/laboratornye-avtotransformatory-dlja-bytovogo-ispo/

Чем отличается автотрансформатор от трансформатора, устройство, назначение, принцип действия

У обычного трансформатора первичные и вторичные обмотки электрически не связаны, энергия между ними передается посредством магнитного поля. Автотрансформатор фактически имеет одну обмотку, от которой отходят выводы. Помимо электромагнитной связи, обмотки автотрансформатора связаны электрически.

Устройство автотрансформатора

В простейшем случае, на замкнутом магнитопроводе располагаются две обмотки соединенные последовательно. В зависимости от варианта подключения источника энергии и нагрузки, автотрансформатор может работать как повышающий или как понижающий.

Существует конструкция, в которой реализован механизм ручного регулирования выходного напряжения (Вариак, ЛАТР). Так же применяются блоки автоматической регулировки с обратной связью, по сути, автотрансформатор с таким устройством можно назвать стабилизатором напряжения.

Принцип действия автотрансформатора

В автотрансформаторе энергия передается не только магнитным потоком, но и электрически, так как обмотки имеют гальваническую связь. Чем ближе коэффициент трансформации к 1, тем меньше энергии передается электромагнитным способом.

Ниже вы видите схему понижающего автотрансформатора, к первичной обмотке которого подключен источник переменного напряжения, а к выводам вторичной обмотки подключена нагрузка, в виде лампы накаливания.

В режиме холостого хода автотрансформатор работает так, как и обычный трансформатор. Когда подключена нагрузка, переменный магнитный поток возникающий в сердечнике индуктирует в витках вторичной обмотки ЭДС, направленную навстречу ЭДС источника энергии.

Поэтому ток протекающий по вторичной обмотке равен разнице между током нагрузки и током первичной цепи. Это позволяет вторичную обмотку изготавливать из провода малого диаметра.

Экономия на меди, тем меньше, чем больше коэффициент трансформации отличается от единицы.

Автотрансформатор эффективнее трансформатора и дешевле в изготовлении, при условии, что коэффициент трансформации не сильно отличается от единицы. Существенным недостатком с точки зрения безопасности, является отсутствие гальванической развязки между обмотками.

Источник: http://www.sdelai-sam.su/avtotransformator.html

Автотрансформатор-применение и использование

  Автотрансформаторы -это  специальные силовые трансформаторы ,намотанные одной обмоткой с отводами. Приставка «авто» здесь не определяет какой-либо автоматический процесс, а   указывает на то что задействована только одна катушка, которая работает одна. Эти трансформаторы являются отличным выбором для использования в устройствах, требующих  низкое напряжение.

  Надо иметь в виду что наиболее рационально их использовать при небольших коэффициентах трансформации. При увеличении коэффициента трансформации, например 220В -12В автотрансформатор применять уже смысла не имеет.

 В энергетике — автотрансформаторы широко используются в силовых цепях .Отлично  работают на различных классах напряжения, до 132 кВ  для передачи электроенергии. В длинных линиях электропередач, автотрансформаторы с автоматическим регулированием  применяют для осуществления связи сетей высокого напряжения с близкими по напряжению сетями. Коэффициент трансформации в таких устройствах обычно не превосходит 2 – 2,5. 

  В аудиосистемах — автотрансформаторы используются в аудио-устройствах, которые адаптируют акустические системы к постоянному напряжению  аудио распределительной системы, и  для согласования импеданса.

  В железнодорожном транспорте — автотрансформаторы применяются на железных дорогах для связи контактного провода с рельсой  и с  проводником  питания  для увеличения полезного расстояния  передачи ,а также уменьшения помех, индуцированных во внешнее оборудование.

  В промышленности-силовые трехфазные автотрансформаторы  применяют для снижения тока запуска электродвигателей.

  В быту-в составе сервоприводных механических стабилизаторов напряжения. Этот тип стабилизаторов отличается сложностью изготовления и стоимостью. Однако является наиболее точным при изменении напряжения,т.к. позволяет изменять напряжение с небольшим шагом и ,самое главное,плавно.

Ниже приведем несколько вариантов применения автотрансформаторов.

  Испытание электронного устройства после ремонта — после ремонта, для испытания прибора необходимо подать на него номинальное напряжение.

Лабораторный автотрансформатр (ЛАТР)  позволяет подавать уменьшенное напряжение и мониторить процесс испытания. Если высокое напряжение подается сразу, без тестирования, прибор выгорает.

Можно также подключить старый усилитель или радио  с помощью автотрансформатора. Электролитические конденсаторы могут быть восстановлены если подавать на них пониженное напряжение.

  Для регулировки напряжения питания переменного тока — автотрансформатор может легко регулировать выходное напряжение источника питания переменного тока. В настоящее время автотрансформаторы применяются для изменения напряжения , подаваемого на электродвигатели.

Таким образом позволяют регулировать скорость вращения. Аналогично могут использоваться в системах нагрева. Где изменение нагрева спирали достигается, изменением напряжения на автотрансформаторе.

Например в устройствах резки плит из стиродура и пенопласта позволяют регулировать напряжение и ,соответственно, поддерживать рабочую температуру.

  Для компенсации падения напряжения в линии электропередач— длинные  линии электропередач страдают от падения напряжения у потребителя, при большом отборе мощности. Автотрансформатор может  компенсировать эту потерю напряжения.

В конструкции с нерегулируемым источником питания постоянного тока  — нерегулируемый источник питания постоянного тока может быть построен с помощью автотрансформатора. Тем не менее, это должно быть сделано только тогда, когда это допустимо с точки зрения безопасности. Автотрансформаторы не позволяют гальванически развязать цепи высокого и низкого напряжения. Они электрически связаны. Таким образом риск поражения током возрастает.

Если вы разработчик оборудования и вам необходимо применить автотрансформатор в вашем устройстве -обращайтесь к нам за консультацией!!!

Источник: https://www.tor-trans.com.ua/gde-primenyayutsya-avtotransformatory.html

Что такое автотрансформатор?

Электрические потребители нуждаются в трансформации тока до требуемого значения напряжения. Если подобные изменения не определяются в небольшом пределе, можно применять специальный агрегат. Обычный трансформатор имеет в своем составе две катушки. Специальный прибор может иметь всего одну совмещенную обмотку. Это и есть автотрансформатор. Его применяют в том случае, если показатель преобразования не составляет более 1.

В этом случае разница между уровнем тока в первичной и вторичной обмотке будет небольшой. Что такое автотрансформатор, а также основные принципы его работы будет рассмотрено далее.

Принцип устройства

Автотрансформаторы характеризуются определенным устройством и принципом действия. Их первая обмотка является частью второго контура или наоборот. Такие цепи характеризуются электромагнитной и гальванической связью. Повышающий и понижающий агрегат применяются во многих сферах деятельности человека. Причем его характеристики определяются особенностями включения обмоток.

При подключении к катушке переменного тока в сердечнике определяется магнитный поток. В каждом из существующих витков в этот момент будет индуктироваться электродвижущая сила. Причем ее величина будет идентична.

Схема автотрансформатора объясняет принцип работы агрегата. При подсоединении нагрузки вторичный электрический поток будет перемещаться по обмотке. По этому же проводнику в этот момент движется и первичный ток. Оба потока геометрически складываются. Поэтому на обмотку станет подаваться совсем незначительный электрический ток.

Особенности

Схема замещения автотрансформатора позволяет сэкономить на количестве медного проводника. Для такого оборудования необходима проволока меньшего сечения. Это обеспечивает значительную экономию материалов и относительно невысокую стоимость аппарата. Сократить расходы на изготовление представленного оборудования удается благодаря снижению количества стали для изготовления магнитопривода. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы значительно отличаются размером сечения сердечника.

Устройство современного автотрансформатора делает оборудование востребованным, если показатель трансформации приближается к 1 или находится в пределах от 1,5 до 2. Если же коэффициент будет больше 3, применение подобного прибора становится неоправданным.

По многим параметрам принцип работы автотрансформатора, его конструкция и детали мало отличаются от обычных двухобмоточных трансформаторов.

Различные режимы работы автотрансформаторов позволяют устранить недостатки бытовой электросети. Это необходимо, например, когда напряжение не дотягивает или, наоборот, немного превышает стандартную норму 220 В. Особенности конструкции автотрансформатора позволяют выполнять настройку с определенным шагом. Электронный автотрансформатор, имеющий в своем составе коммутационную и регулирующую систему выполняет этот процесс автоматически.

Разновидности

На выбор разновидности автотрансформатора влияет его назначение и условия эксплуатации. Чаще всего применяется восемь типов представленных агрегатов:

1. ВУ-25-Б. Создан для уравнивания токов вторичной обмотки при использовании схемы дифференциальной защиты силовых трансформаторов.
2. АТД. Мощность находится на уровне 25Вт. Имеет устаревший тип конструкции. Он долго насыщается и применяется достаточно редко.
3. ЛАТР-1. Принцип действия этого автотрансформатора позволяет применять его при нагрузке 127В.
4. ЛАТР-2. Изготавливается для бытовой сети (220В). В ЛАТРе позволяется регулировать напряжение при помощи скользящего по виткам катушки контакта.
5. ДАТР-1. Применяется при незначительной нагрузке в специальном оборудовании.
6. РНО. Используется в условиях повышенной нагрузки.
7. РНТ. Эксплуатируется при наиболее сильных нагрузках в сетях специального назначения.
8. АТНЦ. Применяется для телеизмерительных приборов.

Также существует разделение на агрегаты малой мощности (до 1 кВ), средней мощности (больше 1 кВ) и силовые типы.

Однофазные разновидности

Сегодня применяются однофазный и трехфазный автотрансформатор. В первом случае оборудование представлено такой разновидностью, как ЛАТР. Его применяют для низковольтных сетей. При повышенном напряжении требуется понижающая конструкция, например, автотрансформатор типа 220/110 или 220/100. В этом случае вторичная обмотка входит в состав первичного контура. Повышающий тип автотрансформаторов, наоборот, включает первичную обмотку в состав вторичного контура.

В обеих разновидностях устройств регулирование производится посредством скольжения подвижного контакта по обмоточным виткам. ЛАТРы состоят из магнитопривода кольцеобразной формы. Его обмотка включает в себя один слой. Она состоит из изолированного провода из меди.

Однофазные автотрансформаторы имеют несколько ответвлений, которые отходят от обмотки. Именно эти элементы конструкции определяют, будет ли агрегат работать на повышение или понижение напряжения сети. Чтобы получить плавность настройки вторичного напряжения создается небольшая дорожка на поверхности обмотки. Она очищена от слоя изоляции. По этой дорожке перемещается роликовый или щеточный контакт. Регулировка осуществляется в пределах от 0 до 250 В.

Трехфазные разновидности

Наряду с однофазными применяются и трехфазные аппараты. Они отличаются типом обмотки. Существует автотрансформатор трехфазного типа с двумя и тремя контурами.

Чаще всего обмотки в подобных устройствах соединяются в виде звезды. Они имеют выведенную отдельно точку нейтрали. При помощи направления подведения напряжения выполняется понижение или повышение. Этот принцип положен в основу старта работы мощного двигателя, регулирования электрического тока по ступенчатой системе. Трехфазный тип автотрансформаторов применяется для нагревательных элементов печей.

Приборы с тремя обмотками используются в сетях высоковольтного типа. При этом со стороны высшего напряжения агрегат соединяется с нулевым проводом в звезду. Этот тип контакта способен снизить напряжение с учетом особенностей изоляции аппаратуры. Применение подобных приборов способно повысить уровень КПД системы, а также сэкономить затраты на совершение передачи электроэнергии. Однако в этом случае повышается количество токов короткого замыкания.

Наличие гальванической связи между совмещенными контурами не позволяют использовать представленное оборудование в силовых сетях (6-10 кВ), если напряжение понижается до 0,38 кВ. В этом случае трехфазное напряжение 380В подается непосредственно к электрическим потребителям. На таком оборудовании могут работать люди. Во избежание несчастных случаев применяются в подобных условиях другие разновидности агрегатов.

Недостатки

Перед тем, как вводить в эксплуатацию представленное оборудование, необходимо изучить его основные недостатки:

• Схема низковольтного типа будет значительно зависеть от высокого уровня напряжения. Чтобы избежать возникновения сетевого сбоя, потребуется создать продуманную систему подачи низкого напряжения. Только в таком случае прибор сможет перенести повышенные нагрузки.
• Поток, рассеивающийся между обмотками, незначителен. При возникновении определенных неисправностей может возникнуть короткое замыкание. Его вероятность в этом случае значительно увеличивается.
• Соединения, которые создаются между вторичными и первичными обмотками, должны быть идентичными. В противном случае могут возникнуть некоторые проблемы при работе агрегата.
• Невозможно создать систему с заземлением с одной стороны. Нейтралью должны обладать оба блока.
• Представленная система делает трудной задачей сохранение электромагнитного баланса. Для улучшения этого показателя потребуется увеличить корпус прибора. Если диапазон трансформации будет значительным, экономия ресурсов будет незначительной.

Также следует отметить, что выполняя ремонт автотрансформатора, устраняя возникшие неполадки и аварийные ситуации, может снизиться безопасность работы обслуживающего персонала. Высшее напряжение может наблюдаться и на низшей обмотке. В этом случае все элементы системы окажутся подведены к высоковольтной части. По правилам безопасности такое положение вещей недопустимо. В этом случае возникает вероятность пробоя изоляции проводников, которые присоединены к электрооборудованию.

Рассмотрев основные особенности работы и устройства автотрансформаторов, можно сделать выводы о целесообразности их применения в своих целях.

Источник: https://protransformatory.ru/vidy/avtotransformator

Автотрансформаторы | Устройство и принцип действия

Автотрансформатор — это устройство для изменения напряжения переменного тока при сохранении его частоты, основанное на эффекте электромагнитной индукции, которое имеет одну общую обмотку на магнитопроводе и не менее трёх выводов от неё.

Если простыми словами, то автотрансформаторы – это разновидность обычных трансформаторов напряжения, в которых есть всего одна обмотка, часть витков которой выполняют функцию первичной обмотки, а часть вторичной.

Для лучшего понимания, давайте рассмотрим устройство наиболее распространенного типа автотрансформаторов.

Обозначение автотрансформатора на схемах

Кстати, вы довольно легко на любой схеме определите автотрансформатор и отличите его от обычного трансформатора, чаще всего он обозначается вот так:

Как видите, схематически у автотрансформатора показаны все его основные элементы: прямая линия — это стальной сердечник, с одной стороны которого расположена единственная обмотка – в виде волнистой линии, от которой идёт несколько отводов.

Перепутать с обычным трансформатором не получится, ведь у него на схеме будет как минимум две обмотки по сторонам от сердечника.

Более подробно о принципиальных различиях автотрансформатора и обычного трансформатора напряжения, я расскажу во второй части этой статьи.

Принцип работы автотрансформатора

А сейчас, для лучшего понимания основного принципа работы автотрансформаторов, рассмотрим процессы, которые в них происходят.

В качестве примера, мы возьмем автотрансформатор, который может как повышать напряжение на выходе, так и уменьшать его, относительно начального. Общее количество витков медного провода у него, для удобства расчетов, равно 20, выглядит он следующим образом:

Как видите, у такой модели, есть уже четыре точки подключения к общей обмотке: A1, a2, a3 и X.

К контактам A1 и N – подключается источник переменного электрического тока, например, питание стандартной городской электросети, с напряжением(U1), в нашем случае это стандартные 220В. Всего между этими точками 18 витков медной проволоки, этот участок спирали обозначен как W1, он считается первичной обмоткой автотрансформатора.

Что происходит при подаче напряжения на автотрансформатор

При протекании переменного тока по обмотке, в сердечнике (магнитопроводе) автотрансформатора, образуется переменный магнитный поток, который циркулирует по замкнутому магнитному сердечнику, пронизывая ВСЕ витки обмотки.

Проще говоря, при подключении тока к первичной обмотке – в нашем примере к 18 виткам, магнитный поток протекая по сердечнику пронизывает всю обмотку, все 20 витков. Напряжение же на первичной обмотке (в точках подключения A1 и X) остаётся 220В или, если распределить на каждый виток 220/18 = 12.222 Вольта на каждый.

Теперь, чтобы узнать какое напряжение образуется на всех 20 витках, к точкам a2 и X, подключим нагрузку, какой-нибудь электроприбор – это будет вторичная обмотка автотрансформатора. На схеме условно обозначим нагрузку, некий электроприбор подключеный к этой обмотке, напряжение U2, а число витков между контактами W2 = 20.

Зависимость между обмотками у автотрансформатора, выражается следующей формулой:

U1/w1 = U2/w2, где U1 напряжение на первой обмотке, U2 напряжение на второй обмотке, w1 число витков первой обмотки, w2 число витков второй обмотки.

Из этой формулы следует что напряжение на вторичной обмотке изменяется относительно напряжения первичной обмотки, пропорционально разнице витков. В нашем примере на один виток первичной обмотки приходится 12.22.. Вольт, у вторичной же обмотки витков больше на 2, соответственно общее напряжение обмотки выше на 24.44..Вольта.

Это доказывает нехитрый расcчет:

U1/w1 = U2/w2,

220 Вольт/18 Витков=U2/20 Витков,

U2 = 220*20/18 = 244.44В

Автотрансформатор, у которого на вторичной обмотке напряжение увеличивается называется повышающий.

Зная зависимость между обмотками, мы можем вычислить коэффициент трансформации, величину, которая позволяет легко определять, изменение входящих параметров (напряжения, сопротивления, силы тока) на вторичной обмотке.

Коэффициент трансформации вычисляется по следующей формуле:U1/U2=w1/w2

В нашем случае получается 220/244,44=18/20=0,9

Теперь давайте посмотрим, как изменится напряжения на оставшихся контактах.

Подключаем нагрузку к контактам a3 и X нашего автотрансформатора, число витков w3 у этой обмотки равно 16, напряжение обозначим как U3.

Следуя той же формуле, рассчитываем напряжение:

U1/w1 = U3/w3 = 220/18=U3/16, от сюда следует, что U3 =220*16/18 = 195,55.. Вольт, а коэффициент трансформации U1/U3=w1/w3=220/195,55=18/16=1,125 , эта обмотка понижающая.

Автотрансформатор, у которого на вторичной обмотке напряжение уменьшается называется понижающий.

Теперь, зная коэффициенты трансформации на всех выводах автотрансформатора мы легко сможем определять, например, какое будет напряжение на вторичной обмотке, если изменится напряжение источника электрического тока:

Так, например, при напряжении источника переменного тока на первичной обмотке 200В, у этого трансформатора:

— на контактах a2 и X, при коэффициенте трансформации k1=0,9 напряжением будет U2=200В/0,9= 222,22 В

— на контактах a3 и X, при коэффициенте трансформации k2=1,125 напряжение равняется U3=200/1,125=177,77 В

ПРАВИЛО: Если коэффициент трансформации k>1 – то трансформатор понижающий, если же k

Источник: https://rozetkaonline.ru/poleznie-stati-o-rozetkah-i-vikluchateliah/item/183-avtotransformatory-ustrojstvo-i-printsip-dejstviya

Что такое автотрансформатор(ЛАТР)

Автотрансформатор – это разновидность трансформатора, имеющего одну обмотку на многослойном сердечнике. Он похож на двухобмоточный трансформатор, но отличается тем, что часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной сторон. В состоянии нагрузки часть тока передаётся непосредственно от источника питания, а оставшаяся часть – от действия самого устройства. Таким образом, прибор действует в качестве регулятора напряжения.

Лабораторный автотрансформатор(ЛАТР)

Конструкция и принцип работы

Автотрансформатор используется для регулировки линейных напряжений, чтобы либо изменить значение, либо сохранить его постоянным. Если регулировка производится на небольшую величину, то коэффициент трансформации также невелик, а токи в первичной и вторичной обмотках практически одинаковы. Следовательно, та часть обмотки, которая обуславливает разницу между двумя токами, может быть изготовлена ​​из проводника намного меньшего размера.

Диапазон управления, значение индуктивности рассеяния и габаритный размер (из-за того, что вторая обмотка отсутствует) автотрансформатора при необходимой величине реактивной или активной мощности меньше, чем у трансформаторов, у которых присутствует двойная обмотка.

Обе обмотки – первичная и вторичная – соединены между собой как электрически, так и магнитно, а также имеют общий магнитопровод. Часть первичной части обмотки соединяется с источником питания переменного тока. Таким образом, в результате простого реверсирования соединений можно легко повышать или понижать напряжения питания.

При протекании исходного тока через одну обмотку в одном направлении, ток во вторичной обмотке движется в противоположную сторону. Автотрансформатор имеет несколько точек отбора потенциала вдоль обмотки.

Конструкция однофазного автотрансформатора

Режимы работы

1. В автотрансформаторных режимах (а) возможна передача номинальной мощности из обмотки ВН в обмотку НН или наоборот. В обоих режимах последовательная и общая обмотки загружены типовой мощностью, что допустимо.
2. В трансформаторных режимах возможна передача мощности из обмотки НН в обмотку СН или ВН, причем обмотку НН можно загрузить не более чем на Sтип. В этих режимах АТ недогружен, что допустимо, но неэкономично.
3. В комбинированном режиме (б) возможна передача мощности не более S тип из сети НН в сеть ВН и при этом ( Sном ­Sтип) автотрансформаторным путем из сети СН в сеть ВН. Этот режим является допустимым и экономичным, т.к. общей обмотки может в пределе равной 0, а через АТ в сумме передается Sном.

Также читайте:  Измерительный трансформатор тока — ТШП

Выбор оптимального режима работы важен для трёхфазных устройств.

Они используются для непрерывной регулировки параметров с малыми потерями. Этот компонент обеспечивает пользователям наилучшую точность регулировки при минимальных потерях и, следовательно, при пониженном тепловыделении. Для трёхфазного тока данный эффект достигается с помощью механических соединений трёх управляющих трансформаторов.

Конструкция скользящих токосъёмников выполняется такой, чтобы обеспечить надёжный выходной контакт и – при срабатывании – одновременную очистку контактной дорожки. Используются угольные щётки, которые могут вращаться или перемещаться возвратно-поступательно.

Переменный автотрансформатор имеет несколько первичных обмоток для создания вторичного напряжения, которое регулируется в диапазоне от нескольких вольт до долей вольт за оборот. Это достигается благодаря тому, что угольная щётка или ползунок находятся в контакте с одним или несколькими витками первичной обмотки. Поскольку витки первичной катушки равномерно распределены по её длине, то выходное значение пропорционально угловому вращению щётки.

Классификация видов

Как правило, рассматриваемые устройства используются в промышленных и бытовых применениях, которые рассчитаны на низкое энергопотребление. Они эффективны также для соединения систем, работающих при разных значениях напряжения. Этим объясняется разнообразие видов автотрансформаторов.

Рассматриваемые изделия различают:

1. По степени внешней защиты корпуса – устройства, предназначенные для функционирования снаружи, снабжаются водонепроницаемым корпусом.
2. По техническим характеристикам – диапазону рабочих частот, значениям максимального первичного и вторичного напряжения, наибольшему вторичному току, мощности и температуре.
3. По типу электрической сети, в которой они функционируют – одно – или трёхфазной.

   Однофазный(слева) и трёхфазный(справа)

4. По значению выходного напряжения автотрансформаторы могут быть повышающими или понижающими. Особый класс образуют устройства со скользящими отводами. Важной характеристикой, которую учитывают при выборе, является тип сердечника – ламинированный, сплит и тороидальный.

   1а – трансформатор, 1б – понижающий, 1в – повышающий

Основные виды автотрансформаторов

• ВУ-25-Б —  служит для уравнивания вторичных токов в дифференциальных защитах силовых трансформаторов.
• АТД— мощность 25 Вт, долго насыщается, имеет старую конструкцию и поэтому используется очень редко.
• ЛАТР-1 —  предназначен в сетях с напряжением 127 В.
• ЛАТР-2 — применяется с напряжением 220 В.
• ДАТР-1 —  предназначен для малых нагрузок.
• РНО — предназначен для больших нагрузок.
• АТЦН —  применяется в измерительных телеустройствах.

Расшифровка основных параметров

Обмотки обозначаются, как правило, заглавными буквами (А, B, C и т.д.), в то время как общее нейтральное соединение обозначается N или n. Для вторичных ответвлений номера цифровых индексов используются для всех точек ответвления вдоль первичной обмотки. А индексы обычно начинаются с цифры «1» и продолжаются с возрастанием.

Обозначение бытовых автотрансформаторов отечественного производства, изготавливаемых по ГОСТ 7518-83, включает в себя:

• Буквенные индексы, которые определяют класс устройства – переходные (АПБ) или регулировочные (АРБ);
• Номинал реактивной мощности, кВА, на которую рассчитаны обмотки.

ГОСТ 7518-83 предусматривает указание наибольшего напряжения на вторичной обмотке отдельно при отсутствии и наличии внешней нагрузки.

Отдельная маркировки принята для лабораторных автотрансформаторов – ЛАТРов: после буквенного обозначения указывается номинальная мощность прибора в кВт.

Как определить цену

На стоимость влияют следующие характеристики – реактивная мощность, количество отводов, диапазон регулирования напряжения, класс точности прибора.  При этом переменные автотрансформаторы стоят дороже, чем устройства со стационарными отводами. Ценовые интервалы, действительные на текущий год таковы:

• Для переходных – 800012000 руб.;
• Для регулировочных – 25008000 руб.;
• Для ЛАТРов – 35008200 руб.

Где используются

Основными областями применения устройств являются:

1. Компенсация падения потенциала в распределительных системах, которое производится повышением значений напряжения питания.
2. Системы управления асинхронных и синхронных двигателей, где наличие автотрансформатора с несколькими ответвлениями облегчает запуск.
3. В условиях исследовательских лабораторий, когда требуется варьировать электрические переменные в широких пределах.

Данные устройства используются также для регулировки яркости света; такие приборы называют диммерами. В этих случаях особое внимание уделяют правильному подбору предохранителей, в противном случае более высокое напряжение питания может оказаться на вторичных клеммах.

Автотрансформатор: устройство, принцип действия, схема, типы

С развитием энергетики и связанных с ней электрических сетей для передачи переменного тока, как источника питания для различных устройств, возникла необходимость в приборах, изменяющих величину напряжения. Такими универсальными электромагнитными устройствами, позволяющими повышать или понижать исходное напряжение до требуемой величины, стали трансформаторы.

Со временем, для обеспечения стабильной работы электроприборов, преимущественно бытового назначения, возникла необходимость плавного регулирования напряжения. Это стало возможным после того, как был изобретён автотрансформатор – устройство, в котором вторичная обмотка является составной частью первичных витков.

Что такое автотрансформатор?

Из школьного курса физики известно, что простейший трансформатор состоит из двух катушек, намотанных на железные сердечники. Магнитным полем переменного тока, запитанного через выводы первичных обмоток, возбуждаются электромагнитные колебания во второй катушке, с аналогичной частотой.

При подключении нагрузки, к выводам рабочей обмотки, она образует вторичную цепь, в которой возникает электрический ток. При этом напряжение в образованной электрической цепи связано прямо пропорциональной зависимостью с количеством витков обмоток. То есть: U1/U2 = w1/w2 , где U1, U2 – напряжения, а w1, w2 – количество полных витков в соответствующих катушках.

Рисунок 1. Схема обычного трансформатора и автотрансформатора

Немного по-другому устроен автотрансформатор. Он, по сути, состоит из одной обмотки, от которой сделано один или несколько отводов, образующих вторичные витки. При этом все обмотки образуют между собой не только электрическую, но и магнитную связь.

Поэтому, при подаче электрической энергии на вход автотрансформатора, возникает магнитный поток, под действием которого происходит индукция ЭДС в обмотке нагрузки. Величина электродвижущей силы связана прямой пропорциональностью с числом витков, образующих нагрузочную обмотку, с которой снимается напряжение.

Таким образом, формула, приведённая выше, справедлива и для автотрансформатора.

Из основной обмотки можно отводить большое количество выводов, что позволяет создавать комбинации для снятия различных по величине напряжений. Это очень удобно на практике, так как понижение напряжения часто требуется для питания нескольких блоков электроприборов, использующих различные напряжения.

Отличие автотрансформатора от обычного трансформатора

Как видно из описания автотрансформатора, главное его отличие от обычного трансформатора – отсутствие второй катушки с сердечником. Роль вторичных обмоток выполняют отдельные группы витков, имеющих гальваническую связь. Эти группы не требуют отдельной электрической изоляции.

У такого устройства есть определённые преимущества:

• сокращён расход цветных металлов, используемых на изготовление такого оборудования;
• передача энергии осуществляется путём воздействия электромагнитного поля входного тока, и благодаря электрической связи между обмотками. Следовательно, потеря энергии оказывается ниже, поэтому у автотрансформаторов наблюдаются более высокие КПД;
• малый вес и компактные габариты.

Несмотря на конструкционные различия, принцип работы этих двух типов изделий остаётся неизменным. Выбор типа трансформатора зависит, прежде всего, от целей и задач, которые приходится решать в электротехнике.

Типы автотрансформаторов

В зависимости от того в каких сетях (однофазных или трёхфазных) требуется изменить напряжение, используют соответствующий тип автотрансформаторов. Они бывают однофазными либо трёхфазными. Для трансформации тока с трёх фаз можно установить три автотрансформатора, предназначенных для работы в однофазных сетях, соединив их выводы треугольником или звёздочкой.

Схема соединений обмоток трансформатора

Существуют типы лабораторных автотрансформаторов, позволяющих плавно изменять значения по выходному напряжению. Такой эффект достигается путём перемещения ползунка по поверхности открытой части однослойной обмотки, наподобие принципа работы реостата. Витки проволоки наносятся вокруг кольцеобразного ферромагнитного сердечника, по окружности которого и перемещается контактный ползунок.

Автотрансформаторы подобного типа массово применялись на просторах СССР в эпоху массового распространения ламповых телевизоров. Тогда напряжение сетей было нестабильно, что вызывало искажения изображений. Пользователям этой несовершенной техники приходилось время от времени подстраивать напряжение до уровня 220 В.

До появления стабилизаторов напряжения, единственной возможностью достичь оптимальных параметров питания для бытовой техники того времени, было применение ЛАТР. Данный тип автотрансформаторов используется и сегодня в различных лабораториях и учебных заведениях. С их помощью осуществляется наладка электротехнического оборудования, тестируется аппаратура с высокой чувствительностью и выполняются другие задачи.

В специальном оборудовании, где нагрузки незначительны, применяются модели автотрансформаторов ДАТР.

Автотрансформатор ЛАТР

Существуют также автотрансформаторы:

• малой мощности, для работы в цепях до 1 кВ;
• среднемощные агрегаты (больше 1 кВ);
• высоковольтные автотрансформаторы.

Следует заметить, что с целью безопасности ограничено использование автотрансформаторов в качестве силовых трансформаторов, для снижения до 380 В напряжений, превышающих 6 кВ. Это связано с наличием гальванической связи между обмотками, что не безопасно для конечного потребителя. При авариях не исключено, что высокое напряжение попадёт на запитанное оборудование, что чревато непредсказуемыми последствиями. В этом кроется основной недостаток автотрансформаторов.

Обозначение на схемах

Отличить автотрансформатор на схеме от изображения обычного трансформатора очень легко. Признаком является наличие единственной обмотки связанной с одним сердечником, обозначенным жирной линией на схемах. По одну или по обе стороны этой лини схематически изображены обмотки, но в автотрансформаторе все они соединены друг с другом. Если на схеме витки изображены автономно, то речь идёт об обычном трансформаторе (см. рисунок 1).

Устройство и конструктивные особенности

Как было отмечено выше, автотрансформатор состоит из одной катушки. Её наматывают на обычный или на тороидальный сердечник.

Тороидальный трансформатор

В силу конструктивных особенностей у него отсутствуют гальванические развязки между цепями, что может привести к поражению высоковольтным током. Поэтому понижающий автотрансформатор, ввиду его повышенной опасности, требует принятия дополнительных мер по защите от поражения электротоком. Работа с ним допускается при условии строгого соблюдения правил безопасности.

Области применения

Автотрансформаторы по сей день занимают прочные позиции в различных областях, связанных с электротехникой. Без них не обходятся:

• различные выпрямители;
• радиотехнические устройства;
• телефонные аппараты;
• сварочные аппараты;
• системы электрификации железных дорог и многие другие устройства.

Трёхфазные автотрансформаторы используют в высоковольтных электросетях. Их применение повышает КПД энергосистем, что сказывается на снижении затрат, связанных с передачей электроэнергии.

Автотрансформаторы

Автотрансформаторы бывают повышающие и понижающие, однофазные и трехфазные. Применяются они для питания бытовых приборов, пуска асинхронных электрических двигателей, в промышленных электрических сетях. В быту автотрансформаторы используют для регулировки напряжения сети, если оно завышено или занижено. В промышленности с их помощью уменьшают пусковые токи электрических двигателей, повышают напряжение в линиях электропередач для уменьшения потерь.

Отличие автотрансформатора от трансформатора

У обычного трансформатора первичные и вторичные обмотки электрически не связаны, энергия между ними передается посредством магнитного поля. Автотрансформатор фактически имеет одну обмотку, от которой отходят выводы. Помимо электромагнитной связи, обмотки автотрансформатора связаны электрически.

Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы)

Автотрансформаторы применяются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения небольшой мощности (ЛАТР). В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществляется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки.

Лабораторные регулируемые однофазные автотрансформаторы состоят из кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода, обмотанного одним слоем изолированного медного провода.

От этой обмотки сделано несколько постоянных ответвлений, что позволяет использовать эти устройства как понижающие или повышающие автотрансформаторы с определенным постоянным коэффициентом трансформации. Кроме того, на поверхности обмотки, очищенной от изоляции, имеется узкая дорожка, по которой перемещают щеточный или роликовый контакт для получения плавно регулируемого вторичного напряжения в пределах от нуля до 250 В.

При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг к другу и направлены встречно.

Трехфазные автотрансформаторы

Наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами часто применяются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы.

В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой с выведенной нейтральной точкой (рис. 3). При необходимости понижения напряжения электрическую энергию подводят к зажимам А, В, С и отводят от зажимов а, b, с, а при повышении напряжения — наоборот. Их применяют в качестве устройств для снижения напряжения при пуске мощных двигателей, а также для ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей.

Источник: http://xn--80aacb2afax4akkdjeh.xn--p1ai/poleznoe/126427/

Что такое автотрансформатор

Электрика »Электроснабжение »Трансформаторы »Автотрансформаторы

ПРИНЦИП РАБОТЫ
ЛАБОРАТОРНЫЙ
СИЛОВОЙ

Автотрансформатором (АТ) называют разновидность исполнения трансформатора, которая характеризуется наличием на магнитном сердечнике только одной обмотки, имеющей несколько отводов (отпаек).

Каждой отпайке соответствует определённый уровень напряжения. Таким образом, когда говорят о первичной или вторичной обмотке автотрансформатора, подразумевают те или иные обмоточные отпайки.

Особенность электрической схемы автотрансформатора, заключающаяся в наличии только одной обмотки, определяет отличие его технических параметров от характеристики обычного трансформатора.

Основные различия могут быть сформулированы следующим образом:

• более высокий КПД по сравнению с обычным трансформатором;
• меньший расход меди и стали при изготовлении обмоточных проводников и магнитопровода, соответственно меньший вес и стоимость оборудования при той же мощности;
• наличие гальванической связи между первичными и вторичными электрическими сетями.

Повышенный КПД устройства определяется тем, что не вся трансформируемая мощность подвергается электромагнитному преобразованию, так как первичная и вторичная обмотки имеют общий участок. Вследствие этого потери энергии в меди и стали автотрансформатора ниже, чем у трансформатора аналогичной мощности.

https://www.youtube.com/watch?v=Td-YKMzrm_o

Отсутствие необходимости изготавливать и монтировать вторую обмоточную катушку с проводником значительно снижает вес устройства и создаёт лучшие условия для охлаждения меди и стали.

Гальваническую связь между первичной и вторичной электрической сетью принято считать минусом устройства, однако в сетях с заземлённой нейтралью эта особенность роли не играет, а выигрыш в цене оборудования и уменьшение потерь может быть весьма значительным.

Лабораторный автотрансформатор (латр)

Данное устройство предназначено для регулирования сетевого напряжения 220В в широких пределах, нередко от нуля до номинального значения.

В лабораторной практике ЛАТР используется:

• для испытания различного электрооборудования;
• как регулируемый источник переменного напряжения.

Основой лабораторного АТ является кольцевой (тороидальный) магнитопровод, на котором расположена обмотка, выполненная медным эмалированным проводом. Крайние выводы обмотки включаются в электрическую сеть 220 вольт, средний вывод обмотки — скользящий.

Токосъёмник среднего вывода имеет следующую конструкцию. Наружный слой обмотки лабораторного АТ зачищен от изоляционного лака с одной из торцевых сторон. По зачищенному участку обмотки перемещается графитовое токосъёмное колесо, прижимаемое к обмотке усилием пружины.

Ось механизма вращения токосъёмника находится в центре тора, а на её конце установлена ручка, при вращении которой перемещается токосъёмник.

Нагрузка лабораторного АТ подключается к одному из крайних выводов и среднему. Таким образом, вращение рукоятки, вызывающее перемещение токосъёмника изменяет число витков обмотки, подключенной к нагрузке, следовательно, и значение U на нагрузке.

В эпоху ламповых телевизоров данное устройство имело широкое применение в качестве ручного регулятора напряжения. Автотрансформатор снабжался стрелочным индикатором выходного напряжения, за уровнем которого потребитель должен был наблюдать и при необходимости производить корректировку вращением рукоятки.

В наши дни такой принцип регулирования также не потерял актуальность. Лабораторный автотрансформатор находится в основе конструкции автоматических стабилизаторов напряжения электромеханического типа.

Ось токосъёмника в этих устройствах сопряжена с электронным сервоприводом, который автоматически устанавливает токосъёмник в положение, обеспечивающее номинальное значение напряжения на выходе. Сервопривод управляется электронной системой контроля.

Примечание. Электромеханические стабилизаторы напряжения относятся к наиболее точным приборам. Малая величина их погрешности обусловлена бесступенчатой системой регулирования.

Силовые автотрансформаторы

Применение автотрансформаторов на высоковольтных электрических подстанциях в качестве альтернативы обычным трансформаторам имеет чисто экономический смысл.

Оборудование данного типа используется только для соединения электрических сетей с заземлённой нейтралью в сетях напряжением 110 кВ и выше.

В сетях с изолированной нейтралью автотрансформаторы не используются, так как при однофазном коротком замыкании, в смежной сети происходит недопустимое повышение напряжения.

Широкое применение в энергосистемах получили трёхобмоточные автотрансформаторы как в трёхфазном исполнении, так и в виде группы из трёх однофазных устройств. Каждая из трёх обмоток — высокого напряжения (ВН), среднего напряжения (СН) и низкого напряжения (НН) подключена к соответствующей электрической сети.

Данные АТ являются, по сути, гибридами традиционного трансформатора и автотрансформатора. Две ступени этих устройств (ВН и СН) гальванически связаны между собой, а третья (НН) имеет с ними только электромагнитную связь.

В зависимости от того, какие ступени АТ задействованы, трёхобмоточный автотрансформатор способен работать в одном из трёх режимов:

• автотрансформаторный режим, при котором задействованы только ступени ВН и СН, имеющие гальваническую связь;
• трансформаторный режим, который реализуется при работе одной из пар ступеней — ВН и НН либо СН и НН;
• смешанный режим осуществляется при работе всех трёх ступеней автотрансформатора.

  *  *  *

2014-2020 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник: https://video-praktik.ru/transformatory_avto.html

Как выбрать автотрансформатор | «Энергия»

Автотрансформатор – необходимая вещь в быту и на предприятиях, где есть необходимость поддерживать стабильное напряжение для работы электроприборов, но изменить его нужно в узких пределах. С такими условиями лучше всего справляется именно автотрансформатор.

Однообмоточный прибор, которым является автотрансформатор, отлично справляется там, где коэффициент трансформации невелик и близок к единице. Это объясняется тем, что величина токов будет практически одинаковой в первичной и вторичной обмотках. Поэтому эти две обмотки объединены в одну. Такова схема автотрансформатора.

Автотрансформатор – это тот же трансформатор, но имеющий специальное назначение. Он отличается от последнего тем, что обмотка высшего и низшего напряжения является единым целым, поэтому в автотрансформаторе возникает и магнитная, и электрическая связь.

С помощью автотрансформатора можно повысить или понизить напряжение в сети. Их целесообразно использовать для незначительного понижения или повышения напряжения, когда в части обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, устанавливается уменьшенный ток, что позволяет выполнить ее более тонким проводом и сэкономить цветной металл.

Одновременно с этим уменьшается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого получается меньше, чем у трансформатора. Дело в том, что в трансформаторе энергия передается только за счет магнитного поля, образующегося в магнитопроводе. Автотрансформатор передает энергию не только магнитным полем, но и через электрическую связь, которая возникает между объединенными обмотками.

Автотрансформатор может работать лучше, и он выгоднее к покупке, чем трансформатор, если коэффициент трансформации не превышает 1,5 или 2 единиц. Если коэффициент достигает 3 единиц, то автотрансформатор будет работать неэффективно.

Относительно деталей и конструкции автотрансформатор практически ничем не отличается от обычного трансформатора.

Однофазные автотрансформаторы (ЛАТРы)

Автотрансформаторы нашли свое применение и как лабораторные регуляторы, рассчитанные на небольшую мощность. Регулировка в ЛАТРах осуществляется за счет контакта, «скользящего» по виткам обмотки.

ЛАТРы – однофазные автотрансформаторы, которые состоят из кольцевого магнитопровода со слоем медного провода. В системе имеются постоянные отводы, позволяющие держать коэффициент трансформации на одном уровне, а устройствам работать и на понижение, и на повышение.

Регулировка производится плавно от нуля и до 250 В. Номинальная мощность лабораторных автотрансформаторов составляет от 0,5 до 7,5 кВА. В нашем интернет-магазине вы можете выбрать прибор необходимой вам мощности по цене от производителя и с быстрой доставкой.

Какие бывают автотрансформаторы

На сегодняшний день широко используются следующие типы автотрансформаторов:

• первый тип — ВУ-25-Б, предназначен для уравнивания вторичных токов в схемах дифференциальных защит трансформаторов;
• второй тип – АТД, имеет мощность на уровне 25 ват, долго-насыщающийся, так как имеет устаревшую конструкцию и практически не используется;
• третий тип – ЛАТР-1, предназначен для использования при напряжении на уровне 127В;
• четвертый тип – ЛАТР-2, предназначен для использования при напряжении на уровне 220В;
• пятый тип – ДАТР-1, предназначен для использования при небольшой нагрузке;
• шестой тип – РНО, предназначен для использования при высоких нагрузках;
• седьмой тип – РНТ, предназначен для использования при значительных нагрузках;
• восьмой тип – АТЦН, предназначен для использования в телеизмерительных устройствах.

По уровню мощности автотрансформаторы делятся на устройства:

• невысокой мощности, до 1кВ;
• средней мощности, более 1кВ;
• силовые.

Автотрансформаторы работают в таких режимах, как:

• трансформаторный;
• автотрансформаторный;
• комбинированный.

При нормальном режиме работы автотрансформатор может работать долгое время без перегревов и неисправностей. Для этого нужно соблюдать все требования по условиям эксплуатации и следить за тем, чтобы верхние слои масла не нагревались до температуры свыше 75°С.

Трехфазные автотрансформаторы

Трехфазные автотрансформаторы бывают двух и трехобмоточными. Фазы в них, как правило, объединены в виде звезды, где имеется нейтральная точка. Манипулируя зажимами, электроэнергию либо повышают, либо понижают.

Чаще всего трехфазные автотрансформаторы применяют для понижения напряжения в момент запуска мощного мотора, для регулирования напряжения при работе электропечей. Трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы используют в работе высоковольтных сетей.

Автотрансформаторы позволяют:

• улучшить КПД работающего оборудования;
• уменьшить стоимость передачи электроэнергии.

Минусы автотрансформаторов

Как и у любых других устройств, у автотрансформаторов есть свои недостатки. Например, у обеих обмоток прибора должна быть изоляция при большом напряжении, поскольку существует электрическая связь между ними.

К недостатку относится и возникновение гальванической связи между обмотками, так как устройства становятся непригодны к использованию в сетях 600-1000 В как силовые трансформаторы, если напряжение понижается до 0,38 кВ. Это небезопасно для людей, работающих на оборудовании, куда подводится напряжение в 380 В.

В случае аварии цепь в автотрансформаторе может замкнуть, что приведет к пробою изоляции присоединенного к устройству оборудования.

В нашем интернет-магазине представлен большой выбор ЛАТРов для различных целей и условий эксплуатации. Вы можете заказать любой необходимый вам прибор, сделав заявку на сайте. Если у вас остались вопросы, позвоните нам.

Источник: https://www.stabilizator.spb.ru/pozvolte-pomoch/stati/drugie-tovary/kak-vybrat-avtotransformator.html