Do konwersji napięcia w elektrotechnice stosuje się transformatory lub autotransformatory. Ze względu na podobieństwo nazw tych dwóch urządzeń często są one mylone lub utożsamiane z tym samym. Tak jednak nie jest, chociaż zasada działania jest podobna, ale konstrukcja i zakres ich zastosowania są zasadniczo różne. Dlatego spójrzmy na różnice między transformatorem a autotransformatorem, aby zrozumieć, na czym polega różnica.

Definicje

Transformator to urządzenie elektromagnetyczne, które przekazuje energię za pomocą pola magnetycznego. Składa się z dwóch lub więcej uzwojeń (czasami nazywanych cewkami) na rdzeniu stalowym, żelaznym lub ferrytowym, w zależności od liczby faz, napięcia wejściowego i wyjściowego. Jego główną cechą jest to, że obwód pierwotny i obwód wtórny nie są ze sobą połączone elektrycznie, to znaczy uzwojenia nie mają styków elektrycznych. Nazywa się to izolacją galwaniczną. A to połączenie cewek nazywa się indukcyjnym.

Poniżej widać konwencjonalne oznaczenie graficzne transformatora dwu- i trójuzwojeniowego na schemacie elektrycznym:

Są to step-up, step-down i izolacja (napięcie wejściowe jest równe napięciu wyjściowemu). Co więcej, jeśli doprowadzisz zasilanie do uzwojenia wtórnego transformatora obniżającego napięcie, uzyskasz zwiększone napięcie na uzwojeniach pierwotnych, ta sama zasada działa dla transformatora podwyższającego napięcie.

Autotransformator to jeden z wariantów transformatora z jednym uzwojeniem nawiniętym na rdzeń, w zasadzie podobny do poprzedniego przypadku. W nim, w przeciwieństwie do normalnego transu, obwody pierwotny i wtórny są ze sobą elektrycznie połączone. Oznacza to, że nie zapewnia izolacji galwanicznej. Poniżej można zobaczyć konwencjonalne oznaczenie graficzne autotransformatora:

Autotransformatory są dostępne ze stałym i regulowanym napięciem wyjściowym. Te ostatnie są znane wielu pod nazwą LATR (autotransformator laboratoryjny). Mogą być również skierowane w dół i w górę. W regulowanym LATRE obwód wtórny jest podłączony do styku przesuwającego się wzdłuż cewki.

Ważny! Ze względu na brak izolacji galwanicznej autotransformatory z definicji nie mogą być izolujące, w przeciwieństwie do konwencjonalnych!

Kolejną różnicą jest liczba uzwojeń autotransformatora – zazwyczaj jest ona równa liczbie faz. W związku z tym produkty z jednym uzwojeniem są używane do zasilania urządzeń jednofazowych, a produkty z trzema uzwojeniami są używane do urządzeń trójfazowych.

Zasada działania

Krótko i w prostych słowach zastanowimy się, jak działa każda wersja.

Transformator ma co najmniej dwa uzwojenia - pierwotne i wtórne (lub kilka). Jeśli pierwotna jest podłączona do sieci (lub innego źródła prądu przemiennego), to prąd w uzwojeniu pierwotnym uzwojenie wytwarza strumień magnetyczny przez rdzeń, który przenikając zwoje wtórne indukuje w nie EMF. Zasada działania opiera się w szczególności na zjawiskach indukcji elektromagnetycznej Prawo Faradaya. Gdy prąd płynie w uzwojeniu wtórnym (do obciążenia), zmienia się również prąd w uzwojeniu pierwotnym na skutek wzajemnej indukcji. Różnica napięć między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym jest określona przez stosunek ich zwojów (przełożenie).

Uп / Ud = n1 / n2

n1, n2 - liczba zwojów na pierwotnym i wtórnym.

Mówiąc o autotransformatorze, ma jedno uzwojenie, jeśli jest kilka faz, to tyle samo uzwojeń. Kiedy przepływa przez niego prąd przemienny, strumień magnetyczny, który występuje w nim, indukuje pole elektromagnetyczne w tym samym uzwojeniu. Jego wartość jest wprost proporcjonalna do liczby zwojów. Obciążenie (obwód wtórny) jest podłączony do kranu z zwojów. W autotransformatorze podwyższającym moc jest dostarczana nie do końców uzwojenia, ale do jednego z końców i odczepu z zwojów, w przeciwieństwie do transformatora. Co pokazano na powyższym schemacie.

Główne różnice

Aby ułatwić zrozumienie, jaka jest różnica między konwencjonalnym transformatorem a autotransformatorem, zebraliśmy ich główne różnice w tabeli:

Transformator	Autotransformator
Efektywność	Sprawność autotransformatora jest wyższa niż konwencjonalnego, zwłaszcza przy niewielkiej różnicy między napięciem wejściowym i wyjściowym.
Liczba uzwojeń	Minimum 2 lub więcej w zależności od liczby faz	1 lub więcej, równa liczbie faz
Izolacja galwaniczna	Jest	Nie
Ryzyko porażenia prądem podczas zasilania elektrycznych urządzeń gospodarstwa domowego	Przy napięciu wyjściowym mniejszym niż 36 V - nie wysokim	Wysoka
Bezpieczeństwo dla urządzeń zasilanych	Wysoka	Niski, jeśli nastąpi przerwa w cewce na zwojach po podpięciu do obciążenia, spadnie na nią całe napięcie zasilania
Cena	Wysokie zużycie miedzi i stali na rdzenie jest duże, szczególnie w przypadku transformatorów trójfazowych	Niskie, ze względu na to, że na każdą fazę przypada tylko 1 uzwojenie, zużycie miedzi i stali jest mniejsze

Szereg zastosowań

Transformatory są używane wszędzie - od elektrowni i podstacji zaprojektowanych na dziesiątki i setki tysięcy woltów po zasilanie małych urządzeń gospodarstwa domowego. Chociaż ostatnio stosowane są zasilacze, są one również oparte na generatorze i transformatorze na rdzeniu ferrytowym.

Autotransformatory są stosowane w domowych stabilizatorach napięcia sieciowego. LATR są często używane w laboratoriach do testowania lub naprawy urządzeń elektronicznych. Niemniej jednak znalazły zastosowanie w sieciach wysokiego napięcia, a także do elektryfikacji kolei.

Na przykład na kolei takie produkty są używane w sieciach 2x25 (dwie po 25 kilowoltów). Jak na powyższym schemacie, na słabo zaludnionych obszarach układana jest linia 50 kV, a 25 kV jest dostarczane do pociągu elektrycznego przewodem napowietrznym z autotransformatora obniżającego napięcie. Zmniejsza to liczbę podstacji trakcyjnych i straty linii.

Teraz wiesz, jaka jest podstawowa różnica między transformatorem a autotransformatorem. Aby skonsolidować materiał, zalecamy obejrzenie przydatnego filmu na ten temat:

Prawdopodobnie nie wiesz:

• Jaka jest różnica między elektromechanicznym RCD a elektronicznym?
• Różnice między listwą przeciwprzepięciową a przedłużaczem
• Różnica między stycznikiem a rozrusznikiem