Beschrijving
1. Kernkenmerken van autotransformatoren
Vergeleken met gewone dubbel-wikkeltransformatoren (isolatietransformatoren) ligt het fundamentele verschil tussen autotransformatoren in de circuitaansluiting:
- Gewone transformator: De primaire en secundaire wikkelingen zijn volledig elektrisch geïsoleerd en energie wordt overgedragen via magnetische koppeling.
- Autotransformator: De primaire en secundaire wikkelingen zijn elektrisch verbonden, waarbij een deel van de energie wordt overgedragen via magnetische koppeling en een ander deel rechtstreeks door het circuit wordt geleid.
Voordelen:
Lage kosten, klein formaat, hoog rendement: voor dezelfde capaciteit gebruikt een autotransformator minder koperdraad en siliciumstaalplaten, waardoor materiaal wordt bespaard, hij lichter wordt en over het algemeen een hoger rendement wordt bereikt.
Betere spanningsregeling: vanwege de lagere impedantie zijn spanningsschommelingen bij belastingsveranderingen kleiner.
Nadelen:
Gebrek aan elektrische isolatie: dit is het grootste veiligheidsrisico. Omdat de ingang en uitgang rechtstreeks in het circuit zijn aangesloten, kan de uitgang, als de gemeenschappelijke klem verkeerd is aangesloten, hoge spanning voeren vanaf de ingangszijde, wat uiterst gevaarlijk is.
Hogere kortsluitstroom-: een lagere impedantie leidt tot een hogere foutstroom in geval van kortsluiting.
Aanzienlijke impact van wikkelingsfouten: als het gedeelde deel van de wikkeling uitvalt, heeft dit tegelijkertijd invloed op zowel het primaire als het secundaire circuit.
2. Soorten autotransformatoren
(1) Classificatie naar functie en toepassing (meest gebruikelijk)
Dit is de meest praktische classificatiemethode, die rechtstreeks verband houdt met het gebruik ervan.
Spanning-Reductiestarter (autotransformatorstarter)
Beschrijving: Dit is een van de meest klassieke startapparaten voor drie- asynchrone AC-motoren. Het past tijdens het opstarten een verlaagde spanning toe op de statorwikkeling van de motor via een autotransformator om de startstroom te verminderen (kan doorgaans worden verlaagd tot 1/4 tot 1/3 van de volledige-startstroom). Wanneer het motortoerental het nominale toerental nadert, schakelt een schakelaar over naar werking op volle-spanning.
Kenmerken: Heeft meestal meerdere spanningsaftakkingen (zoals 65%, 80% aftakkingen) om uit te kiezen om het startkoppel en de startstroom in evenwicht te brengen.
Spanningsregelaar (instelbare autotransformator)
Beschrijving: Dit is een een-{0}}fasige of drie--autotransformator met een secundaire wikkeling met een schuifcontact (koolborstel), aangedreven door een handwiel of servomotor. Door aan het handwiel te draaien kan de uitgangsspanning traploos en traploos worden aangepast. Zeer gebruikelijk in laboratoria.
Kenmerken: Uitgangsspanning kan worden aangepast van 0V tot iets boven de ingangsspanning (bijvoorbeeld 0-250V of 0-430V).
Veel voorkomende vormen: ringkern (voor klein vermogen) of vierkante kern (voor groter vermogen).
Vermogen Autotransformator
Beschrijving: Wordt gebruikt in hoog-stroomsystemen om netwerken met vergelijkbare spanningsniveaus aan te sluiten, zoals het aansluiten van 110 kV- en 220 kV-netwerken, of 220 kV- en 500 kV-netwerken.
Kenmerken: Extreem hoge capaciteit (tot honderdduizenden kVA), een sleutelelement in het energiesysteem. De transformatieverhouding ligt doorgaans dicht bij 1:2, wat bij deze toepassing aanzienlijke economische voordelen biedt.
AC-tractietransformator
Beschrijving: Gebruikt in geëlektrificeerde spoorwegen (bijv. hoge-snelheidsrails). De ene wikkeling is aangesloten op de bovenleiding (hoogspanning) en de andere is aangesloten op het spoor en de aarde, waardoor de locomotief verschillende spanningsniveaus krijgt.
(2)Classificatie per fase
Een-fase-autotransformator: wordt gebruikt in situaties met een- stroomvoorziening, zoals laboratoriumspanningsregelaars, huishoudelijke stabilisatoren, enz.
Drie--autotransformator: gebruikt in drie- stroomvoorzieningssystemen. Het kunnen drie een-fasige transformatoren zijn, gecombineerd of een enkele drie-fasige kernstructuur. Op grote schaal gebruikt in voedingssystemen en het starten van industriële motoren.
(3) Classificatie op basis van kronkelende structuur
Enkelvoudige-opwindende autotransformator: het meest voorkomende type, met slechts één wikkeling met aftakkingen.
Dubbele-autotransformator met wikkeling: in wezen gebaseerd op een gewone dubbele-wikkeltransformator, waarbij de primaire en secundaire wikkelingen in serie zijn geschakeld, waardoor specifieke spanningstransformaties en aardingsmethoden mogelijk zijn. Vaak gebruikt in energiesystemen.
(4) Classificatie op basis van koelmethode
Droog-Type autotransformator: gekoeld door lucht, vaak gebruikt binnenshuis, in laboratoria of waar brandpreventie vereist is.
Olie-Ondergedompelde autotransformator: de wikkelingen zijn ondergedompeld in isolerende olie, die voor koeling en isolatie zorgt. Hoge capaciteit, voornamelijk gebruikt in buitenstroomsystemen.
3.Toepassingen van autotransformatoren
(1) Industrieel veld:
- Start spanningsreductie motor: Wordt gebruikt om grote ventilatoren, pompen, compressoren enz. te starten, om overmatige impact op het elektriciteitsnet te voorkomen. Dit is een van de meest klassieke en meest gebruikte toepassingen.
- Spanningsregeling: Gebruikt in fabriekswerkplaatsen om de bedrijfsspanning van apparatuur lokaal aan te passen, zodat apparaten op een optimale spanning werken.
(2) Voedingssysteem:
- Netinterconnectie: fungeert als verbindingstransformator en verbindt twee transmissienetwerken met vergelijkbare spanningsniveaus (zoals 132 kV/275 kV) voor efficiënte energietransmissie en -distributie.
- Systeemaarding: Biedt een aardingspad op een neutraal punt.
(3) Laboratorium- en testveld:
- Instelbare AC-voeding: Biedt continu instelbare spanning voor experimentele circuits, een standaarduitrusting in elektronica- en elektrische laboratoria.
- Apparatuurtesten: Gebruikt voor diëlektrische testen van elektrische apparatuur of prestatietests bij verschillende spanningen.
(4) Huishoudelijk en commercieel gebied:
- AC-spanningsstabilisator: Veel huishoudelijke stabilisatoren gebruiken binnenin autotransformatoren (meestal afgetapt en automatisch geschakeld via een relais) om met onstabiele netspanning om te gaan.
- Audioapparatuur: wordt gebruikt voor spanningsafstemming in sommige geavanceerde audiosystemen.
(5) Spoorvervoer:
Geëlektrificeerd spoorwegstroomvoorzieningssysteem: levert de vereiste tractiekracht voor hoge-snelheidstreinen.
