Автотрасформатор живлення на частоту 50Гц

Відмінність автотрансформатора (АТ) від трансформатора полягає в тому, що АТ має всього одну обмотку, яка є одночасно і первинним, і вторинним ланцюгом. Це АТ із одним відводом. Можна виготовити АТ з декількома відводами, як зміни U1, так зміни Ун. Конструкція АТ абсолютно однакова.

Принцип роботи АТ практично не відрізняється від принципу роботи трансформатора. Розглянемо роботу АТ. Підключимо його до мережі змінного струму з напругою U1 – обмотки 1+2 або 1 . При цьому в обмотці АТ індукується якась ЕРС Е1, а значить, у тій частині обмотки, до якої підключено навантаження, індукується ЕРС Ен, і тече струм 1н. Через загальну частину витків АТ під час кожного напівперіоду індукуються та протікають два струми I1 та 1н, які мають зустрічний напрямок. Тому обмотку АТ можна виготовити дротом меншого діаметра, ніж у простого трансформатора тієї ж потужності.

  Для понижуючого та підвищує АТ відповідно справедливі формули:

   nНН=(1+2)/2>1 (U1/Uн),
nПВ=1/(1+2)<1 (U1/Uн),
де nПН і nПВ; коефіцієнти трансформації АТ.

  На відміну від трансформатора, у АТ між первинним і вторинним ланцюгами є як електричний, так і магнітний зв'язок. Отже, електрична енергія передається споживачеві, на відміну трансформатора, як магнітним, а й електричним способом.

  Потужність понижуючого та підвищує АТ відповідно можна розрахувати за формулами:
  Рн=UнІн/nПН+UнІн(nПН;1)/nПН=Рел+Рем,
  Рн=UнIнnПВ+UнІн(1;nПВ)=Рел+Рем,

  де Рел, Рем - відповідно електрична та електромагнітна складові потужності, що надходить з первинного ланцюга у вторинну.
  Габаритні розміри магнітопроводу АТ та втрати потужності визначаються електромагнітною складовою потужності (електрична складова не враховується).

Для понижуючого та підвищує АТ відповідно:
 Рем=UнIн(1;1/nПН),
 Рем = UнІн (1; nПВ).

  Рем АТ за потрібної вихідний потужності тим менше, що ближче коефіцієнт трансформації до одиниці і що менше площа поперечного перерізу магнитопровода АТ (зазвичай коефіцієнт трансформації вибирають не більше 1,2…2).
Можна дійти невтішного висновку, що з досить невеликому коефіцієнті трансформації можна зменшити як масу і габарити АТ, і витрата міді на обмотку АТ, що значно знижує вартість АТ проти трансформатором тієї ж потужності. Крім того, ККД АТ з малим коефіцієнтом трансформації вище, ніж ККД трансформатора. За великого коефіцієнта трансформації застосування АТ невигідне. Крім того, наявність електричного зв'язку низької та високої частин напруги вимагає при живленні РЕА спеціалізованих заходів захисту.
  Насправді радіоаматори часто виготовляють АТ за схемами, показаним на рис.2,а, б. Таке виконання дозволяє, застосовуючи різні перемикачі, отримувати різні напруги живлення тієї чи іншої апаратури. Чим більше відводів, тим більше і плавніше можна регулювати напругу. 
   Увага! Апаратуру, що живиться від АТ, не можна заземлювати: може виникнути коротке замикання, так як на одному з кінців напруги живлення присутня фаза цієї напруги. Така апаратура має бути поміщена в корпус із ізольованого матеріалу.
   Розрахунок малопотужного АТ майже відрізняється від наведеного попередніх статтях розрахунку трансформатора тієї ж потужності. Невеликий приклад розрахунку автотрансформатора.
   1. Вибирають типовий розмір сердечника АТ при споживаній електромагнітній потужності:
    а) для понижуючого АТ (nНН>1):
   Рем = Рн (1; 1 / n ПН) = Pн (1 / (1 +2));
   б) для підвищує АТ (nПВ<1):
   Рем = Рн (1; nПВ) = Рн (2 / (1 +2)).
Якщо АТ з відводами, то Рем слід обчислювати всім коефіцієнтів трансформації.
  2. Обчислюють струм номінальний у первинному ланцюзі при активному навантаженні:
   I1=Рн/U1АТcos.
Насправді АТcos дорівнює 0,9…0,95.
  3. Коли розраховують діаметр дроту обмоток АТ, обов'язково враховують наступне: для понижуючого АТ струм в обмотці 1 дорівнює I1, а струм в обмотці 2 дорівнює Iобщ = Iн; для;
вишаючого АТ струм в обмотці 2; Iн, а струм обмотки 1; Iобщ = I1;
  4. Падіння напруги на обмотках АТ, щодо кількості витків частин АТ, можна враховувати.
  Промисловість випускає АТ загального призначення на струми до 32 А, які включаються в однофазну мережу змінного струму з частотою 50 Гц і напругою 127 і 220 В, а також трифазну мережу з частотою 50 Гц і напругою 220 і 380В. Промисловість випускає також спеціальні АТ включення до мережі з частотою 400 Гц. Потрібно уважно дивитися маркування промислових АТ.
  Приклад маркування промислового АТ:
  AOСH-10-2200У4:
номінальний струм навантаження 10 A;
число регульованих ланцюгів 1;
ККД 95%;
Струм «холостого ходу» 0,З А.
В позначеннях АТ:
А; автотрансформатор;
Про; однофазний;
Т; трифазний;
З; сухий із природним повітряним охолодженням;
М; з масляним наповненням;
Н; із регулюванням напруги під навантаженням;
П; з електромеханічним приводом;
Д; з двома регульованими ланцюгами.
Далі, після букв, вказують номінальний струм навантаження в ампера, номінальна первинна напруга (U1) у вольтах, рік розробки, умовне позначення кліматичного виконання, категорія розміщення, місце установки (вбудований, стаціонарний та ін.) тощо. Радіоаматора, як правило, цікавлять лише номінали, зазначені у прикладі.

   О.Г. Рашитів, м. Київ