Содержание  
< назад вперед >

§ 87. АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ

 Автотрансформатор (рис. 205) представляет собой такой транс­форматор, на сердечнике которого имеется только одна обмотка на фазу. К различным точкам этой обмотки присоединены одновре­менно и первичная и вторичная цепи. Автотрансформаторы бывают однофазные и трехфазные, понижающие и повышающие. Магнитный поток автотрансформатора индуктирует электродвижущую силу Е в обмотке. Если э. д. с. Е индуктируется в обмотке с числом витков w₁, то в одном витке э. д. с. будет

Напряжение вторичной цепи U2, снимаемое с   ш2 витков,  будет

Как и у трансформатора, отношение напряжений, равное отно­шению витков, называется коэффициентом трансфор­мации автотрансформатора. По виткам общей части обмотки (A — В) протекает ток, равный разности токов I₂ и I₁:

(приближенно можно принять, что токи I₁ и I₂ находятся в противофазе).

Если напряжения U₁ и U₂ автотрансформатора мало отличаются друг от друга, то разность токов I₂ и I₁ также мала. Поэтому сечение провода общей части витков может быть небольшим.

Мощность, подводимая из сети к автотрансформатору, частично передается во вторичную цепь непосредственно благодаря прямой электрической связи    между  первичной    и   вторичной    цепями.

Остальная  часть  мощности  передается  электромагнитным   путем (т. е.   магнитным  потоком),   как  и  у  обычного трансформатора. Мощность, передаваемая во вторичную цепь,

где S_э = U₂I₂  — мощность, поступающая во вторичную цепь электрическим путем, а S_м = U₂I₁₂ — мощность, поступающая во вторичную цепь магнитным путем.

Так как магнитным путем во вторичную цепь передается только часть мощности, то сечение сердечника автотрансформатора можно делать меньше, чем у обычного трансформатора той же мощности. Преимуществом автотрансформатора перед обычным трансфор­матором является меньший расход меди для выполнения обмотки, меньший расход электротехнической стали для изготовления сер­дечников, меньший вес, меньшая стоимость.

При   коэффициенте  трансформации  достоинства   автотрансформатора   исчезают   и   становится   выгодным   применение обычного трансформатора. Поэтому обычно коэффициент трансфор­мации автотрансформатора k = 1,25—2.

Недостатками автотрансформатора являются большие токи короткого замыкания и электрическая связь между первичной и вторичной цепями.

На рис. 206 дана схема повышающего автотрансформатора. В трехфазных сетях употребляются трехфазные автотрансформаторы (рис. 207).

Автотрансформаторы применяются для пуска мощных двигате­лей переменного тока, для ступенчатого регулирования напряжения электрических печей, а также в лабораторной практике для плавной регулировки выходного (вторичного) напряжения.

Задачи для самовтвятельмсго решения

1.     Однофазный трансформатор включен в сеть 220 в. Первичная обмотка трансформатора имеет 800 витков, вторичная — 46 витков. Определить коэффи­циент трансформации и напряжение вторичной обмотки.

2.     Вторичная обмотка трансформатора, указанного в предыдущей задаче, дает ток 8 а для ламп накаливания. Определить ток, потребляемый трансформа­тором из сети, к. п. д. его равен 90%.

3.     Катушка с активным сопротивлением 3 ом и индуктивным   сопротивле­нием 20 ом включена на зажимы трансформатора при напряжении 24 е. Трансфор­матор включен в сеть 120 в; к. п. д. трансформатора 92% . Определить ток, потреб­ляемый трансформатором из сети.

4.  Вторичная обмотка трехфазного трансформатора дает мощность 30 ква, к. п. д. трансформатора 95% и питается от сети 3000 е. Определить ток первичной обмотки.

5.     Обмотка понижающего однофазного автотрансформатора имеет 800 витков и включена под напряжение 450 в. В каком месте нужно сделать ответвление и для вторичной цепи, чтобы понизить напряжение до 300 в?

6.  Полезная мощность автотрансформатора, указанного в предыдущей за­даче, равна 2 квт; к. и. д. 93% . Определить первичный ток и ток, протекающий в общей части витков.

7.     Автотрансформатор имеет к. п. д. 96% и включен в сеть 120 в. Во вторич­ной цепи его при безындукционной нагрузке протекает ток 8 а при напряжении 150 е. Определить токи в первичной цепи и на общей части витков.

Контрольные вопросы

1.     Объясните принцип работы трансформатора.

2.     Описать устройство трансформатора.

3.     Для чего нужны трансформаторы?

4.     Что называется коэффициентом трансформации трансформатора и как его определить?

5.     Как делятся трансформаторы в зависимости от конструкции магнитопровода (сердечника), от способа охлаждения?

6.     Как соединяются обмотки трехфазных трансформаторов?

7.  Почему при увеличении нагрузки трансформатора увеличивается ток первичной обмотки?

8.     Как устроены, работают и для чего служат автотрансформаторы?