Устройство, схема и принцип действия автотрансформаторов
Для корректировки и изменения показателей напряжения в пределах маленьких значений используются автотрансформаторы. Устройство и принцип действия этих приборов основана на магнитной и гальванической связи между цепями, так как обмотка напряжения низшего входит в обмотку напряжения высшего. В зависимости от того, какая из них включается, происходит незначительное понижение или повышение напряжения.
Устройство и технические характеристики
Сфера применения автотрансформаторов — питание бытовой техники, промышленные электросети, пуск асинхронных электродвигателей. На крупных производственных объектах они необходимы для повышения напряжения и одновременного уменьшения возможных потерь в линиях электропередач. Благодаря особенностям конструкции, оборудование составило серьезную конкуренцию обычным трансформаторам. В зависимости от назначения, устройствам присваивается буквенное наименование:
- С — для собственных нужд отдельных электрических станций.
- П — для электролиний с постоянным током.
- М — для металлургических предприятий.
- ПН — для подключения электронасосов погружного типа.
- Б — для буровых установок и бетоногрейных установок.
- Э — для экскаваторов с электрооборудованием.
- ТО — для организации временного освещения или тепловой обработки грунта или бетона.
В преобразователях электромагнитного типа передача энергии между обмотками происходит благодаря возникновению магнитного поля, сосредоточенного внутри магнитопровода. Отличие автотрансформатора от трансформатора заключается в наличии еще и электрической связи. В момент установки уменьшенного тока в той части обмотки, которая является общей между двумя цепями, возникает увеличение или понижение напряжения. По мнению специалистов, такое устройство позволяет сэкономить сталь, сократив ее количество для создания магнитопровода с меньшим сечением.
Большинство других деталей в конструкции практически ничем не отличается от комплектующих трансформатора. Принцип функционирования агрегата заключается в следующем: в момент создания нагрузки по обмотке перемещается электрический поток, а по проводнику — ток первичный. Происходит геометрическое сложение двух потоков, в результате чего на обмотку выдаются совсем малые показатели.
Типы агрегатов
В зависимости от схемы автотрансформатора и других особенностей конструкции выделяют несколько разновидностей оборудования. Наиболее популярными являются 8 из них, остальные встречаются реже. Каждый из них выбирается в соответствии с будущими условиями эксплуатации:
- АТД — оборудование с устаревшей конструкцией мощностью в районе 25 Вт.
- ВУ- 25-Б — позволяет уравнивать токи на вторичной обмотке, если используется схема дифференциальной защиты для силового трансформатора.
- ЛАТР-1 — лабораторный автотрансформатор, который может использоваться при 127 В.
- ЛАТР-2 — предназначен для бытовых сетей с напряжением 220 В, регулирует показатели напряжения контактом, который скользит по виткам обмотки.
- ДАТР-1 — разработан для функционирования в условиях невысокой нагрузки.
- РНО — предназначен для сетей с повышенной нагрузкой.
- АТНЦ — незаменимое оборудование в сфере телеизмерений.
- РНТ — оборудование, рассчитанное на максимально сильные нагрузки в сетях особого назначения.
Кроме того, классификация предполагает деление агрегатов на группы с малой мощностью (не более 1 кВ), средней мощностью свыше 1 кВ и силовые приборы. Использование автотрансформаторов позволяет повысить КПД в работе энергетических систем, а также уменьшить стоимость транспортировки энергии.
Однофазные и трехфазные приборы
В разных отраслях сегодня используются трехфазные и однофазные агрегаты. Последние представлены таким типом оборудования, как ЛАТР (лабораторные автотрансформаторы, рассчитанные на низковольтные сети). В линиях с повышенным напряжением используются понижающие автотрансформаторы, например, 220/100 и 220/110, в которых вторичная обмотка является частью первичной. В конструкциях повышающего типа первичная обмотка — это часть вторичного контура.
Схема автотрансформатора однофазного типа предполагает несколько отводов, которые ответвляются от основной катушки. Именно они и определяют понижающую или повышающую способность агрегата. В трехфазных конструкциях может быть два или три контура, а соединение обмоток напоминает по форме звезду. Они предназначены для работы нагревательных элементов в печах.
Аппараты, представленные с тремя обмотками, являются рабочими элементами высоковольтных сетей. Тип контакта предполагает соединения нулевого провода со звездой, что позволяет понизить напряжение, повысить КПД линии и уменьшить расходы на передачу энергии. Одним из недостатков является увеличение количества токов короткого замыкания.
Недостатки эксплуатации
Несмотря на то что автотрансформатор гораздо эффективнее и дешевле в эксплуатации, чем обычный трансформатор, в его использовании тоже могут возникать проблемы. Одним из серьезных недостатков является невозможность гальванической развязки обмоток.
Незначительный рассеивающийся электрический поток между обмотками может спровоцировать короткое замыкание при внезапных неисправностях и неполадках. Чтобы не спровоцировать нарушение функционирования агрегатов, вторичная и первичная обмотка должны иметь идентичные соединения.
В представленной системе затрудняется сохранение электромагнитного баланса, нормализовать который можно увеличением корпуса оборудования. При большой трансформации диапазона не получится существенная экономия энергоресурсов.
Принцип работы автотрансформатора и его конструктивные особенности не позволяют сделать систему с односторонним заземлением. При ремонте и устранении аварийных ситуаций персонал, обслуживающий оборудование, может подвергаться опасности из-за вероятности возникновения высшего напряжение и на низших обмотках. В таком случае установится соединение всех элементов с высоковольтной частью, а изоляция проводников может оказаться пробитой, что не допускается правилами безопасности.
Новости Республики Коми | Комиинформ
В данной статье мы разберем, что представляет собой лабораторный автотрансформатор, его принцип работы, как его подключить и использовать в однофазном и трехфазном исполнении. Вы узнаете о мерах безопасности при работе с устройством и особенностях выбора места для его расположения.
Что такое ЛАТР и как работает
Лабораторный автотрансформатор – это устройство, которое позволяет регулировать напряжение переменного тока. Широко используется в лабораторных условиях и при работе с электронными приборами. Основой ЛАТР является автотрансформатор, представляющий собой одну обмотку с различными точками подключения.
Однофазный
Однофазный используется для регулирования напряжения в однофазных электрических сетях. Основной элемент однофазного автотрансформатора – одна обмотка, на которой находятся разные точки подключения для регулирования величины выходного напряжения.
Трехфазный
Трехфазный применяется для регулирования напряжения в трехфазных электрических сетях. Он состоит из трех однофазных автотрансформаторов, соединенных звездой или треугольником.
Подготовка к работе, меры безопасности
Прежде чем приступить к подключению, необходимо тщательно подготовиться и обеспечить безопасность использования устройства. Это важный аспект, который поможет предотвратить возможные аварии и обеспечить надежную работу устройства.
Перед тем, как подключить, необходимо:
- Изучить технические характеристики устройства и выбрать подходящий тип (однофазный или трехфазный) в зависимости от задачи.
- Обеспечить наличие заземления и проверить исправность его соединений.
- Ознакомиться с правилами работы с электрооборудованием и техникой безопасности.
После выполнения указанных шагов, вы будете готовы к подключению и использованию ЛАТР согласно требованиям безопасности и нормам эксплуатации. Это поможет обеспечить корректную работу устройства и гарантирует защиту от возможных нежелательных последствий.
Схема подключения
При подключении следует выполнить следующие шаги:
- Отключить устройство от сети.
- Подключить ЛАТР к сети согласно схеме подключения, указанной в технической документации (латр схема, латр 2м схема подключения, схема латра 220 вольт, латр учебный фэп схема, латр схема подключения, латр 1м схема подключения, латр схема принципиальная электрическая, латр 2м технические характеристики схема подключения).
- Внимательно проверить правильность подключения всех контактов и проводов.
- Включить устройство в сеть и проверить его работоспособность, регулируя напряжение при помощи ЛАТР.
После того, как вы убедитесь в правильности подключения и его работоспособности, можно приступить к использованию устройства. Учтите, что при работе с следует соблюдать меры безопасности, указанные в технической документации, а также рекомендации производителя. В случае возникновения проблем или неисправностей, обратитесь к специалистам или сервисному центру для их устранения.
Место подключения автотрансформатора
При выборе места для расположения следует учесть следующие факторы:
- Пожарная безопасность. Устройство должно быть размещено на расстоянии от легковоспламеняющихся материалов и вдали от источников открытого огня.
- Вентиляция. Устройство должно находиться в хорошо вентилируемом помещении, чтобы избегать перегрева устройства.
- Доступность. Выбирайте место, обеспечивающее удобный доступ к устройству для обслуживания и подключения.
Важно правильно подключить ЛАТР, соблюдая все меры безопасности, чтобы обеспечить надежную работу устройства и избежать возможных аварий. Также, учитывая ключевые запросы «как подключить латр» и «как правильно подключить латр», уделите особое внимание соответствующим инструкциям и рекомендациям по внедрению, изложенным в данной статье. Трансорматоры вы можете найти в интернет-магазине Ipelectron
Реклама. Рекламодатель ООО «Ай-Пи Электрон»
Устройство автотрансформатора
Автотрансформатор — это вид трансформатора, который имеет одну общую обмотку для обоих обмоток, в отличие от обычных трансформаторов, у которых обмотки разделены. Принципиальное отличие автотрансформатора от других типов трансформаторов в том, что автотрансформатор состоит только из одной обмотки, которая имеет один или несколько отводов для отбора выходного напряжения. Таким образом, первичная и вторичная стороны объединены в одной обмотке.
Устройство и принцип действия автотрансформатора
Автотрансформатор является разновидностью трансформаторов (рис. 1), только с одной совмещенной обмоткой.
Рис. 1. Внешний вид: а) автотрансформатора, б) трансформатора
Если напряжение необходимо понизить, то первичное напряжение подводится ко всей обмотке, а вторичное берется лишь от ее части. В целях повышения напряжения наоборот: первичное – к части обмотки, вторичное – от всей обмотки. То есть их первая обмотка является частью второго контура и наоборот (рис. 2).
Рис. 2. Схема автотрансформатора : а) двухобмоточного трансформатора с электрической связью между обмотками, б) автотрансформатора
Такие цепи образуются посредством электромагнитной и гальванической связей. Первичный и вторичный ток, одновременно передвигаясь по одному проводнику (обмотке), складываются геометрически. В связи с этим на обмотку подается незначительный электрический ток.
Для чего же нужен автотрансформатор? Если трансформатор способен существенно, в разы, повышать и понижать напряжение, то автотрансформаторы целесообразно использовать в тех случаях, когда требуется незначительное понижение напряжения (например, в 0,5 раза).
Чем ближе значения входного и выходного напряжения друг к другу, тем больше массы и материала можно сэкономить при использовании автотрансформатора, так как преобразованию подлежит только часть тока и напряжения. Это позволяет использовать провод разной толщины в обеих частях обмотки. Силовые автотрансформаторы преимущественно используются в сетях с напряжением более 100 кВ, что экономически выгодно.
Автотрансформаторы бывают двух видов:
- Бытовые/лабораторные (ЛАТР): однофазные, менее мощные (0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА), предназначены для плавного регулирования напряжения в пределах от 0 до 250 В как на понижающей, так и на повышающей стороне; используются для испытания электрооборудования и в качестве регулируемого источника переменного напряжения. Кроме того, ЛАТР лежит в основе конструкции автоматических стабилизаторов напряжения электромеханического типа.
- Промышленные (силовые автотрансформаторы): трехфазные, более мощные, получили широкое распространение на сетевых электроподстанциях, в строительной и промышленной сферах.
Силовые трехфазные автотрансформаторы могут быть как двухобмоточными, так и трехобмоточными. Первые чаще всего применяют для снижения напряжения при пуске мощных двигателей и ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей.
Трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы широко применяются на высоковольтных электрических подстанциях (рис. 3).
Рис. 3. ПС «Семей» Казахстан, АОДЦТН-167 000/500 У1
Стоит особо отметить, что данное оборудование используется только для соединения электрических сетей с заземленной нейтралью в сетях с напряжением 110 кВ и выше.
Чем отличается автотрансформатор от трансформатора
- Принципиальное отличие автотрансформатора от трансформатора – в количестве катушек обмотки: у трансформатора их две и более, у автотрансформатора – одна катушка с совмещенными первичной и вторичной обмотками с несколькими выходами для подключения к различным коммуникациям.
- У автотрансформатора, в отличие от трансформатора, отсутствует изоляционный материал между обмотками. Что значительно снижает уровень безопасности при эксплуатации в бытовых условиях.
- У трансформатора первичная и вторичная обмотки гальванически не связаны, в отличие от автотрансформатора.
- Силовые трансформаторы и автотрансформаторы существенно различаются размером сечения сердечника.
Преимущества автотрансформатора перед трансформатором:
- меньшие габариты, что существенно упрощает перемещение, доставку оборудования до места назначения;
- часть энергии передается за счет электрической связи;
- более высокий КПД, так как преобразованию подвергается лишь часть магнитного потока;
- относительно низкая стоимость за счет экономии материалов при производстве: расход электротехнической стали и меди для изготовления медного проводника ниже благодаря наличию лишь одной катушки обмотки и проволоки меньшего сечения;
- во время эксплуатации автотрансформатор несет меньшие нагрузочные потери и потери холостого хода (потери в железе и меди меньше);
- возможность применять автотрансформатор для плавного запуска электродвигателя переменного тока ‒ это продлевает срок работы оборудования и позволяет сберечь электроэнергию.
Автотрансформаторы используются во многих отраслях и на различных промышленных предприятиях, таких как бумажные фабрики, заводы и т.д.
Неоспоримым достоинством автотрансформаторов является повышение КПД энергосистем, что существенно снижает стоимость передачи энергии. Хотя зачастую это приводит к увеличению токов короткого замыкания.
Особенности автотрансформатора, которые следует учитывать при выборе силового оборудования:
- Данное оборудование востребовано в том случае, если требуется стабилизировать или устранить недостатки электросети, например, когда напряжение слегка не дотягивает или превышает требуемые значения.
- Конструкция позволяет устанавливать по три однофазных трансформатора в трехфазных цепях. В этом случае их соединяют в виде звезды или треугольника.
ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) — устройство, принцип работы, виды и применение
ЛАТР — лабораторный автотрансформатор регулируемый — один из видов автотрансформаторов, представляющий собой автотрансформатор относительно небольшой мощности, и предназначенный для регулирования переменного напряжения (переменного тока), подаваемого на нагрузку от однофазной или трехфазной сети переменного тока.
В основе ЛАТРа, как и любого другого сетевого трансформатора, — сердечник из электротехнической стали. Но на тороидальном сердечнике ЛАТРа, в отличие от других типов сетевых трансформаторов, размещена всего одна обмотка (первичная), часть которой может выступать в роли вторичной, и количество витков вторичной обмотки может оперативно регулироваться пользователем, в этом и заключается отличительная особенность ЛАТРа от простых автотрансформаторов.
Для регулирования количества витков, приходящихся на вторичную обмотку, в конструкции автотрансформатора присутствует поворотная ручка, с которой связана скользящая угольная щетка. При повороте ручки щетка скользит от витка к витку вдоль обмотки, так регулируется коэффициент трансформации.
Со скользящей щеткой непосредственно и соединен один из вторичных выводов лабораторного автотрансформатора. Второй вторичный вывод является общим со стороной входа сети. Потребители подключаются к выходным клеммам ЛАТРа, а входные его клеммы присоединяется к однофазной или трехфазной электросети. В однофазном ЛАТРе один сердечник и одна обмотка, а в трехфазном — три сердечника, и на каждом по одной обмотке.
Напряжение на выходе ЛАТРа может быть как больше входного, так и меньше, например для сети однофазной регулируемый диапазон составляет от 0 до 250 вольт, а для трехфазной — от 0 до 450 вольт. Примечательно, что КПД ЛАТРа тем выше, чем ближе выходное напряжение к входному, и может достигать 99%. Форма выходного напряжения — синусоида.
На передней панели ЛАТРа располагается вольтметр вторичной цепи для возможности оперативного контроля перегрузки и более точной установки выходного напряжения. Корпус ЛАТРа имеет вентиляционные отверстия, через которые происходит естественное воздушное охлаждение магнитопровода и обмотки.
Лабораторные автотрансформаторы применяют в лабораториях для исследовательских целей, для тестирования оборудования переменного тока, да и просто для ручной стабилизации напряжения сети, если оно на данный момент ниже требуемого номинала.
Разумеется, если напряжение в сети постоянно скачет, то автотрансформатор не спасет, потребуется полноценный стабилизатор. В других случаях ЛАТР — это как раз то что нужно, чтобы точно отрегулировать напряжение для текущей задачи. Такими задачами могут быть: наладка промышленного оборудования, тестирование высокочувствительной аппаратуры, настройка радиоэлектронных устройств, питание техники низкого напряжения, зарядка аккумуляторов и т.д.
Поскольку ЛАТР имеет всего одну обмотку, общую для первичной и вторичной цепей, то и ток вторичной обмотки оказывается общим для первичной и вторичной цепей. С этой точки зрения очевидно, что ток вторичной обмотки и первичный ток в общих витках направлены противоположно, поэтому общий ток равен разности токов I1 и I2, то есть I2 – I1 = I12 – ток в общих витках. Вот и получается, что при величине вторичного напряжения близкой к входному, общие витки могут быть намотаны проводом меньшего сечения, чем в случае изготовления двухобмоточного трансформатора.
Автотрансформатор 0-220 В, 4 А, 880 ВА:
Конструктивная особенность ЛАТРа вынуждает нас разделять понятия «проходная мощность» и «расчетная мощность».
Расчетная мощность — это та, которая передается от первичной обмотки во вторичную цепь посредством электромагнитной индукции через сердечник, как у обычного двухобмоточного трансформатора, а проходная мощность — это сумма проходной мощности и той мощности, которая передается только по электрической составляющей, то есть без участия магнитной индукции в сердечнике.
Получается, что кроме расчетной мощности во вторичную цепь передается еще и чисто электрическая мощность, равная U2*I1. Вот почему для автотрансформаторов требуется магнитопровод меньшего сечения для передачи одной и той же мощности, по сравнению с обычными двухобмоточными трансформаторами. В этом и заключается причина более высокого КПД автотрансформаторов. К тому же меди для провода требуется меньше.
Итак, при небольшом коэффициенте трансформации, ЛАТР может похвастаться следующими достоинствами: КПД до 99,8%, меньший размер магнитопровода, меньший расход материалов. И все это благодаря наличию электрической связи между первичной и вторичной цепями. С другой стороны отсутствие гальванической развязки между цепями приводит к опасности поражения фазным током от выходных клемм ЛАТРа и даже от одной из клемм, поэтому необходимо быть в высшей степени аккуратным при работе с лабораторным автотрансформатором.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: