Pro přeměnu napětí v elektrotechnice se používají transformátory nebo autotransformátory. Kvůli podobnosti názvů těchto dvou zařízení jsou často zaměňována nebo přirovnávána ke stejnému. Není tomu tak, i když princip fungování je podobný, ale design a rozsah jejich použití se zásadně liší. Proto se podívejme na rozdíly mezi transformátorem a autotransformátorem, abychom pochopili, jaký je rozdíl.

Definice

Transformátor je elektromagnetické zařízení, které přenáší energii prostřednictvím magnetického pole. Skládá se ze dvou nebo více vinutí (někdy nazývaných cívky) na ocelovém, železném nebo feritovém jádru v závislosti na počtu fází, vstupních a výstupních napětích. Jeho hlavním rysem je, že primární okruh a sekundární okruh nejsou vzájemně elektricky spojeny, to znamená, že vinutí nemají elektrické kontakty. Tomu se říká galvanická izolace. A toto spojení cívek se nazývá indukční.

Níže vidíte konvenční grafické označení dvou a třívinutí transformátoru na elektrickém schématu:

Jsou to zvýšení, snížení a izolace (vstupní napětí se rovná výstupnímu napětí). Navíc, pokud přivedete napájení na sekundární vinutí snižovacího transformátoru, získáte zvýšené napětí na primárních vinutích, stejné pravidlo platí i pro zvyšující se.

Autotransformátor je jednou z variant transformátoru s jedním vinutím navinutým na jádru, principiálně obdobně jako v předchozím případě. V něm, na rozdíl od normálního transu, jsou primární a sekundární okruhy navzájem elektricky propojeny. To znamená, že neposkytuje galvanické oddělení. Konvenční grafické označení autotransformátoru můžete vidět níže:

Autotransformátory jsou k dispozici s pevným výstupním napětím a nastavitelným. Poslední jmenovaný je mnohým známý pod názvem LATR (laboratorní autotransformátor). Mohou také směřovat dolů i nahoru. U nastavitelného LATR je sekundární obvod připojen ke kontaktu klouzajícímu po cívce.

Důležité! Kvůli chybějící galvanické izolaci nemohou být autotransformátory izolující, na rozdíl od konvenčních!

Dalším rozdílem je počet vinutí autotransformátoru - obvykle se rovná počtu fází. V souladu s tím se produkty s jedním vinutím používají k napájení jednofázových zařízení a produkty se třemi vinutími se používají pro třífázová zařízení.

Princip fungování

Stručně a jednoduše se podíváme na to, jak jednotlivé verze fungují.

Transformátor má alespoň dvě vinutí - primární a sekundární (nebo několik). Pokud je primár připojen k síti (nebo jinému zdroji střídavého proudu), pak proud v primáru vinutí vytváří magnetický tok jádrem, který proniká do sekundárních závitů a indukuje se do nich EMF. Princip činnosti je založen zejména na jevech elektromagnetické indukce Faradayův zákon. Při protékání proudu sekundárním vinutím (do zátěže) se vzájemnou indukcí mění i proud v primárním vinutí. Rozdíl napětí mezi primárním a sekundárním vinutím je určen poměrem jejich závitů (transformační poměr).

Uп / Ud = n1 / n2

n1, n2 - počet závitů na primární a sekundární.

Když už mluvíme o autotransformátoru, má jedno vinutí, pokud existuje několik fází, stejný počet vinutí. Když jím protéká střídavý proud, magnetický tok, který se vyskytuje uvnitř, indukuje EMF ve stejném vinutí. Jeho hodnota je přímo úměrná počtu závitů. Zátěž (sekundární okruh) je připojena k odbočce ze závitů. U stupňovitého autotransformátoru není na rozdíl od transformátoru napájení přiváděno na konce vinutí, ale na jeden z konců a odbočku ze závitů. To, co bylo znázorněno na obrázku výše.

Hlavní rozdíly

Abychom vám usnadnili pochopení, jaký je rozdíl mezi konvenčním transformátorem a autotransformátorem, shromáždili jsme jejich hlavní rozdíly v tabulce:

Transformátor	Autotransformátor
Účinnost	Účinnost autotransformátoru je vyšší než u konvenčního, zejména při malém rozdílu mezi vstupním a výstupním napětím.
Počet závitů	Minimálně 2 nebo více v závislosti na počtu fází	1 nebo více, rovnající se počtu fází
Galvanická izolace	Tady je	Ne
Nebezpečí úrazu elektrickým proudem při napájení elektrickými domácími spotřebiči	S výstupním napětím nižším než 36 voltů - není vysoké	Vysoký
Bezpečnost pro elektrické spotřebiče	Vysoký	Nízká, pokud dojde k přerušení cívky na závitech po klepnutí na zátěž, spadne na ni celé napájecí napětí
Cena	Vysoká, spotřeba mědi a oceli na jádra je velká, zvláště u třífázových transformátorů	Nízká, vzhledem k tomu, že pro každou fázi je pouze 1 vinutí, je spotřeba mědi a oceli nižší

Rozsah použití

Transformátory se používají všude – od elektráren a rozvoden určených pro desítky a stovky tisíc voltů až po napájení malých domácích spotřebičů. Přestože se v poslední době používají napájecí zdroje, jsou také založeny na generátoru a transformátoru na feritovém jádru.

Autotransformátory se používají ve stabilizátorech síťového napětí pro domácnost. LATR se často používají v laboratořích pro testování nebo opravy elektronických zařízení. Přesto našly své uplatnění v sítích vysokého napětí, ale i pro elektrifikaci železnic.

Například na železnici se takové produkty používají v sítích 2x25 (dva po 25 kilovoltech). Stejně jako na výše uvedeném schématu je v řídce osídlených oblastech položeno vedení 50 kV a 25 kV je přiváděno do elektrického vlaku pomocí trolejového vedení z autotransformátoru snižujícího rychlost. Tím se snižuje počet trakčních měníren a ztráty na vedení.

Nyní víte, jaký je zásadní rozdíl mezi transformátorem a autotransformátorem. Pro konsolidaci materiálu doporučujeme zhlédnout užitečné video na toto téma:

Asi nevíš:

• Jaký je rozdíl mezi elektromechanickým RCD a elektronickým
• Rozdíly mezi přepěťovou ochranou a prodlužovacím kabelem
• Rozdíl mezi stykačem a startérem