Автотрансформатори (ЛАТР)

Автотрансформатор (ЛАТР). Типи та робота. Застосування

Для плавного регулювання напруги змінного струму в різних роботах, пов'язаних з електротехнікою, є автотрансформатори (ЛАТР). Їх найчастіше використовують для зміни напруги у побутових приладах, будівництві.

Автотрансформатор – це один із видів трансформаторів. Дві обмотки в цьому приладі мають пряме з'єднання. Внаслідок цього з-поміж них з'являються два виду зв'язку, одна з яких електромагнітна, а інша електрична. Котушка має кілька висновків із різними значеннями виходу напруги. Відмінність від звичайного трансформатора полягає у підвищеній ефективності, внаслідок часткової зміни потужності.

Конструктивні особливості

Трансформаторами називають електроапаратуру з наявністю більше 2-х і більше обмоток, які мають індуктивний зв'язок, що служить зміни електроенергії по напрузі.

Обмотка може бути тільки у автотрансформатора, або кілька обмоток, охоплених магнітним потоком, намотаних на сердечник з феромагнітними властивостями, в інших трансформаторів.

Сьогодні набули популярності 1-фазні трансформатори (ЛАТР). Це лабораторний варіант трансформатора, в якому обидві обмотки між собою не ізольовані, а мають пряме з'єднання, тому крім електромагнітного зв'язку вони мають електричний зв'язок. Така загальна котушка оснащена кількома висновками. На їх виході можна отримати різну за величиною напругу.

Принцип роботи

Завдяки особливості конструкції автотрансформатори можуть видавати як знижену напругу, так і підвищену. На малюнку показані схеми автотрансформаторів зі зниженням та підвищенням напруги.

Якщо підключити джерело змінного струму Х і «а», створюється магнітний потік. У цей момент у витках котушки індукується різниця потенціалів однакового значення. У результаті, між Х і «а» утворюється ЕРС, що дорівнює значенню ЕРС 1-го витка, помноженого на число витків обмотки, що знаходяться в проміжку між цими точками.

При підключенні навантаження споживача до котушки до клем Х і «а» струм вторинної котушки піде по ділянці обмотки між цими точками. Маючи на увазі те, що первинний та вторинний струми між собою накладаються один на одного, між Х та «а» проходитиме незначний струм.

Через таку особливість роботи автотрансформатора основну частину обмотки виконують із дроту малого поперечного перерізу, що зменшує його вартість. Якщо необхідно змінити напругу в невеликих межах, доцільно застосовувати такі автотрансформатори (ЛАТР).

Типи автотрансформаторів

Знайшли застосування кілька типів автотрансформаторів:

• ВУ-25 - Б, служить для згладжування вторинних струмів у захисних схемах трансформаторів.
• АТД - потужність 25 ват, довгонасичуваний, має стару конструкцію і мало використовується.
• ЛАТР - 1, служить для застосування з напругою 127 вольт.
• ЛАТР - 2, застосовується з напругою 220 вольт.
• ДАТР - 1, служить для слабких споживачів.
• РНО - для потужної навантаженості.
• АТЦН застосовується у вимірювальних телепристроях.

Автотрансформатори також підрозділяють за потужністю:

• Малої потужності до 1000 вольт;
• Середня потужність, понад 1000 вольт;
• Силові.

Лабораторні автотрансформатори

Такий варіант виконання використовують у мережах низькогонапруги для регулювання напруги за умов лабораторій. Такі однофазні ЛАТР виконані з феромагнітного осердя у вигляді кільця, на яке намотаний один шар мідного дроту в ізоляції.

У кількох місцях обмотки зроблено висновки як відгалужень. Це дозволяє використовувати такі пристрої як автотрансформаторів з можливістю підвищення, або зниження напруги з постійним коефіцієнтом трансформації. Зверху на обмотці виконано вузьку доріжку, на якій очищено ізоляцію. Нею рухається роликовий або щітковий контакт, що дозволяє плавно змінювати вторинну напругу.

Виткових коротких замикань у таких лабораторних автотрансформаторах не трапляється, оскільки струм навантаження та мережі в обмотці спрямовані назустріч один одному та близькі за значенням. Потужності ЛАТР виконують від 05 до 75 кВА.

Трьохфазні трансформатори

Крім інших варіантів виконання, існують ще й трифазні варіанти автотрансформаторів. У них буває як три, так і дві обмотки.

Фази в них найчастіше з'єднують у вигляді зірки з окремою точкою нейтралі. З'єднання зіркою дозволяє знизити напругу, розраховану для ізоляції приладу. Для зменшення напруги живлення підводять до клем А, В, С, а вихід отримують на клемах а, b, с. Для підвищення напруги все робиться навпаки. Такі трансформатори використовують для зменшення рівня напруги при запуску потужних електромоторів, а також регулювання напруги по сходах в електричних печах.

Високовольтні автотрансформатори застосовують у високовольтних системах мереж. Використання автотрансформаторів оптимізує ефективність енергетичних систем, дозволяє зменшити вартість транспортування енергії, проте при цьомусприяє підвищенню струмів коротких замикань.

Режими роботи

• Автотрансформаторний.
• Комбінований.
• Трансформаторний.

При дотриманні вимог експлуатації автотрансформаторів, у тому числі дотримання контролю температури олії, може функціонувати тривалий час без перегріву і поломок.

Позитивні якості та недоліки

Можна виділити такі переваги:

• Перевагою можна назвати високий ККД, тому що перетворюється лише мала частина потужності трансформатора, а це має значення, коли напруги виходу та входу відрізняються на малу величину.
• Зменшена витрата міді в котушках, а також стали осердя.
• Зменшені розміри та вага автотрансформатора дозволяють створити хороші умови перевезення до місця монтажу. Якщо необхідна велика потужність трансформатора, його можна виготовити в межах допустимих обмежень габаритів і маси для перевезення на транспорті.
• Низька вартість.
• Плавність знімання напруги з рухомого струмознімального контакту, підключеного до обмотування.

Недоліки автотрансформаторів:

• Найчастіше котушки підключають зіркою з нейтраллю, яка заземлена. Сполуки за іншими схемами також можливі, але за їх виконанні виникають незручності, унаслідок чого використовуються рідко. Виробляти заземлення нейтралі потрібно через опір, або глухим способом. Але не можна забувати, що опір заземлення не повинен допускати перевищення різниці потенціалів на фазах у той момент, коли якась одна фаза замкнула коротко на землю.
• Підвищений потенціал перенапруг під час грози на вході автотрансформатора робить необхідним монтаж розрядників, які невідключаються при вимкненні лінії.
• Електричні ланцюги не ізольовані один від одного (первинна та вторинна).
• Залежність низької напруги від високої, внаслідок чого збої та стрибки високої напруги впливають на стабільність низької напруги.
• Низький потік розсіювання між первинною та вторинною обмоткою.
• Ізоляцію обох обмоток доводиться виконувати для високої напруги, оскільки є електричний зв'язок обмоток.
• Не можна застосовувати автотрансформатори на 6-10 кіловольт як силові зі зменшенням напруги до 380 вольт, тому що до такого обладнання мають доступ люди, а внаслідок аварії напруга з первинної обмотки може потрапити на вторинну.

Застосування

Автотрансформатори мають широку сферу використання в різних сферах діяльності людини:

• У пристроях малої потужності для налаштування, живлення та перевірки промислового та побутового електрообладнання, приладів автоматичного керування, у лабораторних умовах на стендах (ЛАТРи), у пристроях та приладах зв'язку тощо.
• Силові варіанти виконань 3-фазних автотрансформаторів застосовують зниження струму запуску електродвигунів.
• В енергетиці потужні зразки автотрансформаторів застосовують для здійснення зв'язку мереж високої напруги з близькими мережами. Коефіцієнт трансформації у таких пристроях зазвичай вбирається у 2 – 2,5. Щоб змінювати напругу в більших розмірах, потрібні інші пристрої, а застосування автотрансформаторів стає недоцільним.
• Металургія.
• Комунальне господарство.
• Виробництво техніки.
• Нафтове та хімічне виробництво.
• Навчальні заклади застосовують ЛАТРи для показу дослідів науроках фізики та хімії.
• Стабілізатори напруги.
• Допоміжне обладнання до верстатів та самописців.

Як вибрати автотрансформатор

Спочатку визначте, де буде використовуватися автотрансформатор. Якщо для випробувань силового обладнання на підприємстві, то потрібна одна модель, а для живлення автомагнітоли під час ремонту, то зовсім інша. При виборі краще дотримуватися деяких порад:

• Потужність. Потрібно розрахувати навантаження всіх споживачів. Їхня загальна потужність не повинна бути більшою за потужність автотрансформатора.
• Інтервал регулювання. Цей параметр залежить від дії приладу, тобто на підвищення або зниження. Найчастіше прилади відносяться до вигляду зі зниженням напруги.
• Напруга живлення. Якщо ви хочете підключити автотрансформатор до домашньої мережі, краще придбати прилад на 220 вольт, а якщо для 3-фазної мережі, то на 380 вольт.

З таким приладом можна змінити значення напруги мережі і виставити ті значення, які потрібні для конкретного виду навантаження.

---