Автотрансформаторы применяются в высоковольтных линиях электропередач для пуска асинхронных и синхронных двигателей в лабораторной практике и при испытаниях. Автотрансформаторы могут быть повышенными и пониженными, однофазными и трехфазными.
В автотрансформаторе часть витков в обмотке ВН используется в качестве обмотки НН, то есть в автотрансформаторе имеется всего лишь одна обмотка, часть которой (а Х) принадлежит одновременно сторонам ВН и НН.
Схема автотрансформатора
На участке аХ протекает ток i12 = i2 — i1, или переходя к действующим значениям, учитывая, что I1 и I2 находятся в противофазе, можно записать:
I12 = I2 — I1
Таким образом, величина тока в общей части обмоток равна разности токов I1 и I2. Если коэффициент трансформации близок к единице, то I1 и I2 мало отличаются друг от друга, разность между ними будет также небольшой. Это позволит выполнять часть обмотки аХ проводом меньшего поперечного сечения.
Мощность автотрансформатора
Мощность, передаваемая первичной обмоткой во вторичную цепь автотрансформатора, будет равна:
S = I2 U2
Учитывая, что I2 = I1 + I12, ее можно записать в виде:
Здесь U2 I1 = SЭ , есть мощность, поступающая во вторичную цепь электрическим путем, U2 I12 = Sм — мощность, поступающая во вторичную цепь посредством магнитного потока.
Следовательно, в автотрансформаторе посредством магнитного потока передается только часть мощности, что дает возможность уменьшить поперечное сечение магнитопровода. Магнитные потери при этом также уменьшаются. При меньшем поперечном сечении магнитопровода уменьшается средняя длина витка обмотки, следовательно, вновь уменьшается расход обмоточной меди и снижаются электрические потери.
Достоинства автотрансформатора
- меньший вес (в сравнении с обчными трансформаторами);
- меньшие размеры;
- более выскоий КПД трансформатора;
- меньшие электрические потери.
Однако эти достоинства имеют значение лишь при коэффициенте трансформации k <=2. При большем коэффициенте трансформации имеют место следующие недостатки.
Недостатки автотрансформатора
- большие токи короткого замыкания в случае понижающего автотрансформатора (при замыкании точек а и Х напряжение u1 окажется на небольшой части витков автотрансформатора, обладающих малым сопротивлением короткого замыкания);
- электрическая связь стороны ВН со стороной НН; требующая усиления изоляции между обмотками и корпусом и возникающая опасность попадания ВН на сторону НН.
Регулировка напряжения в автотрансформаторах осуществляется как переключателями, изменяющими вводимое число витков во вторичной цепи, так и посредством скользящего контакта, перемещающегося непосредственно по виткам обмотки.