Autotransformers — อุปกรณ์ หลักการ ข้อดีและข้อเสีย

วัตถุประสงค์ อุปกรณ์ และหลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

ในบางกรณี จำเป็นต้องปรับแรงดันไฟฟ้าในช่วงเล็กน้อย วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้ไม่ใช่ หม้อแปลงขดลวดคู่และขดลวดเดี่ยวที่เรียกว่า autotransformers หากปัจจัยการเปลี่ยนแปลงแตกต่างจากความสามัคคีเล็กน้อยความแตกต่างระหว่างขนาดของกระแสในขดลวดปฐมภูมิและในขดลวดทุติยภูมิจะมีขนาดเล็ก จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณรวมขดลวดทั้งสองเข้าด้วยกัน คุณจะได้ไดอะแกรมของ autotransformer (รูปที่ 1)

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจัดเป็นหม้อแปลงวัตถุประสงค์พิเศษ หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแตกต่างจากหม้อแปลงตรงที่ขดลวดแรงดันต่ำเป็นส่วนหนึ่งของขดลวดไฟฟ้าแรงสูง นั่นคือ วงจรของขดลวดเหล่านี้ไม่ได้มีเพียงแม่เหล็กเท่านั้น แต่ยังมีการเชื่อมต่อไฟฟ้าด้วย

แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงอาจเกิดขึ้นได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการรวมขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

ข้าว.1 แบบแผนของ autotransformers เฟสเดียว: a-step-down, b-step-up

หากคุณเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับจุด A และ X ฟลักซ์แม่เหล็กกระแสสลับจะปรากฏขึ้นในแกนกลาง EMF ที่มีขนาดเท่ากันจะถูกเหนี่ยวนำในแต่ละรอบของขดลวด เห็นได้ชัดว่า ระหว่างจุด a และ X จะมี EMF เท่ากับ EMF ของหนึ่งเทิร์นคูณด้วยจำนวนรอบที่ปิดระหว่างจุด a และ X

หากคุณต่อเข้ากับขดลวดที่จุด a และ X โหลดใด ๆ I2 กระแสทุติยภูมิจะผ่านส่วนหนึ่งของขดลวดและอยู่ระหว่างจุด a และ X แต่เนื่องจากกระแสปฐมภูมิผ่านรอบ I1 เดียวกัน ดังนั้นกระแสทั้งสอง จะเพิ่มทางเรขาคณิตและกระแสจำนวนน้อยมากจะไหลไปตามส่วน aX ซึ่งกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างกระแสเหล่านี้ สิ่งนี้ทำให้ส่วนหนึ่งของขดลวดถูกตัดออกจากลวดเกจขนาดเล็กเพื่อประหยัดทองแดง หากเราพิจารณาว่าส่วนนี้เป็นส่วนใหญ่ของรอบทั้งหมด เศรษฐกิจทองแดงจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนมาก

ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ตัวเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติเพื่อลดหรือเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยเมื่อตั้งค่ากระแสที่ลดลงในส่วนที่คดเคี้ยวซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับทั้งสองวงจรของตัวเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติซึ่งช่วยให้สามารถใช้ลวดที่บางลงและประหยัดอโลหะ โลหะ ในเวลาเดียวกันปริมาณการใช้เหล็กในการผลิตวงจรแม่เหล็กลดลงซึ่งหน้าตัดมีขนาดเล็กกว่าของหม้อแปลง

ในตัวแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า - หม้อแปลง - การถ่ายโอนพลังงานจากขดลวดหนึ่งไปยังอีกขดลวดหนึ่งนั้นดำเนินการโดยสนามแม่เหล็ก พลังงานที่มีความเข้มข้นในวงจรแม่เหล็กในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ พลังงานจะถูกส่งทั้งผ่านสนามแม่เหล็กและผ่านการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ

หม้อแปลงและตัวแปลงอัตโนมัติ

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติประสบความสำเร็จในการแข่งขันกับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบขดลวดสองเส้นเมื่ออัตราส่วนการแปลงของพวกมันแตกต่างจากเอกภาพเล็กน้อยและมากกว่า 1.5 — 2 เมื่ออัตราส่วนการแปลงสูงกว่า 3 หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติจะไม่ได้รับการพิสูจน์

โครงสร้าง autotransformers ในทางปฏิบัติไม่แตกต่างจากหม้อแปลง มีสองขดลวดบนแกนของวงจรแม่เหล็ก สายนำมาจากขดลวดสองเส้นและจุดร่วม ชิ้นส่วน autotransformer ส่วนใหญ่มีโครงสร้างที่แยกไม่ออกจากชิ้นส่วนหม้อแปลง

เครื่องเปลี่ยนรูปอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ (LATR)

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติยังใช้ในเครือข่ายแรงดันต่ำเป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการพลังงานต่ำ (LATRs) ใน autotransformers ดังกล่าว การควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะดำเนินการโดยการเลื่อนหน้าสัมผัสเลื่อนไปตามการหมุนของขดลวด

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเฟสเดียวที่ควบคุมในห้องปฏิบัติการประกอบด้วยวงจรแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกรูปวงแหวนที่หุ้มด้วยลวดทองแดงหุ้มฉนวนชั้นเดียว (รูปที่ 2)

ก๊อกคงที่หลายตัวทำจากขดลวดนี้ ซึ่งทำให้อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้เป็นหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแบบ step-down หรือ step-up ที่มีอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงคงที่ที่แน่นอน นอกจากนี้บนพื้นผิวของขดลวดที่ทำความสะอาดฉนวนแล้วยังมีเส้นทางแคบ ๆ ที่สัมผัสของแปรงหรือลูกกลิ้งเคลื่อนที่เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิที่ปรับได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ศูนย์ถึง 250 V

เมื่อปิดการเลี้ยวที่อยู่ติดกันใน LATR จะไม่มีการปิดการเลี้ยวเกิดขึ้นเนื่องจากกระแสไลน์และกระแสโหลดในขดลวดรวมของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติอยู่ใกล้กันและอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม

autotransformers ในห้องปฏิบัติการผลิตด้วยกำลังเล็กน้อย 0.5; 1; 2; 5; 7.5เควีเอ.

แผนผังของ autotransformer เฟสเดียวที่ควบคุมในห้องปฏิบัติการ

เครื่องเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ (LATR)

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติสามเฟส

นอกจากหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติแบบสองขดลวดแบบเฟสเดียวแล้ว มักใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสามขดลวดสองขดลวดและสามเฟสสามขดลวด

ในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติสามเฟส เฟสต่างๆ มักจะเชื่อมต่อกันในดาวที่มีจุดเป็นกลางแหลม (รูปที่ 3) หากจำเป็นต้องลดแรงดันไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังขั้ว A, B, C และถอนออกจากขั้ว a, b, s และเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน ใช้เป็นอุปกรณ์ลดแรงดันไฟฟ้าเมื่อสตาร์ทมอเตอร์ทรงพลัง เช่นเดียวกับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของขั้วต่อแบบขั้นตอน องค์ประกอบความร้อน เตาอบไฟฟ้า

ข้าว. 3. แผนผังของ autotransformer สามเฟสที่มีการเชื่อมต่อดาวของเฟสที่คดเคี้ยวโดยลบจุดที่เป็นกลาง

นอกจากนี้ยังใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงสามเฟสที่มีขดลวดสามเส้นในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง

ตามกฎแล้วหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติสามเฟสที่ด้านข้างของแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าจะเชื่อมต่อกับดาวฤกษ์ด้วยลวดที่เป็นกลาง การเชื่อมต่อแบบสตาร์ให้แรงดันไฟตกซึ่งฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติได้รับการออกแบบ

การใช้ตัวเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบพลังงาน ลดต้นทุนการส่งพลังงาน แต่ทำให้เกิดกระแสลัดวงจรเพิ่มขึ้น

ข้อเสียของ autotransformers

ข้อเสียของ autotransformer คือความจำเป็นในการหุ้มฉนวนทั้งสองขดลวดสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น เนื่องจากขดลวดเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้า

ข้อเสียที่สำคัญของตัวเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติคือการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างวงจรหลักและวงจรรองซึ่งไม่อนุญาตให้ใช้เป็นตัวป้อนในเครือข่าย 6-10 kV เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงถึง 0.38 kV เนื่องจาก 380 V ถูกจ่ายให้กับอุปกรณ์ที่ คนทำงาน

ในกรณีที่เกิดการเสียเนื่องจากมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างขดลวดในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ สามารถใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นกับขดลวดด้านล่างได้ ในกรณีนี้ ทุกส่วนของการติดตั้งการปฏิบัติงานจะเชื่อมต่อกับส่วนไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งไม่ได้รับอนุญาตเนื่องจากความปลอดภัยในการบำรุงรักษาและความเป็นไปได้ที่จะทำลายฉนวนของชิ้นส่วนนำไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อ

หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง