Was ist ein Autotransformator?

Was ist ein Autotransformator?

Definition des Autotransformators

Ein Autotransformator ist definiert als eine Art elektrischer Transformator mit einer einzigen Wicklung, die sowohl als Primär- als auch als Sekundärwicklung fungiert.

Theorie der Einzelwicklungen

Ein Autotransformator verwendet eine einzelne Wicklung für beide Zwecke, Primär- und Sekundär, im Gegensatz zu Doppelspulen-Transformatoren, die separate Wicklungen verwenden. Die folgende Abbildung illustriert dieses Konzept.

Die Gesamtanzahl der Windungen AB (N1) wird als Primärwicklung betrachtet. Diese Wicklung wird am Punkt 'C' angezapft und der Abschnitt BC wird als Sekundärwicklung betrachtet. Angenommen, die Anzahl der Windungen zwischen den Punkten 'B' und 'C' ist N2.

Wenn eine Spannung V1 auf die Wicklung, also zwischen 'A' und 'C', angewendet wird.

Daher beträgt die Spannung über dem Abschnitt BC der Wicklung,

Da der Abschnitt BC der Wicklung als Sekundärwicklung betrachtet wird, kann leicht verstanden werden, dass der Wert der Konstanten 'k' nichts anderes als das Verhältnis der Windungen oder das Spannungsverhältnis des Autotransformators ist. Wenn eine Last zwischen den Sekundäranschlusspunkten, also zwischen 'B' und 'C', angeschlossen wird, beginnt der Laststrom I2 zu fließen. Der Strom in der Sekundärwicklung oder der gemeinsamen Wicklung ist die Differenz von I2 und I1.

Kupfersparnis

Autotransformatoren sparen Kupfer, da sie weniger Wicklungsmaterial verwenden, was sie effizienter und kostengünstiger macht.

Vorteile des Autotransformators

• Der Autotransformator ist kleiner und günstiger.

• Ein Autotransformator hat eine höhere Effizienz als ein Doppelspulen-Transformator.

• Der Autotransformator hat eine bessere Spannungsregulierung, da der Spannungsabfall in Widerstand und Reaktanz der einzelnen Wicklung geringer ist.

Nachteile des Autotransformators

• Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Primär- und Sekundärwicklung kann der niederspannige Schaltkreis durch die höhere Spannung beeinflusst werden. Um einen Ausfall zu vermeiden, muss der niederspannige Schaltkreis so ausgelegt sein, dass er die höhere Spannung aushalten kann.

• Der Impedanzwert ist gering. Dies führt bei Fehlersituationen zu stärkeren Kurzschlussströmen.

• Dies führt zu Komplikationen aufgrund der sich ändernden Phasenwinkel von Primär- und Sekundärseite, insbesondere bei Delta/Delta-Schaltung.

• Das Aufrechterhalten des elektromagnetischen Gleichgewichts der Wicklung ist schwieriger, wenn Spannungsanpassungszapfen verwendet werden. Das Hinzufügen von Zapfen erhöht die Größe des Transformatorrahmens, und wenn der Zapfenbereich groß ist, verringern sich die ursprünglichen Kostenersparnisse erheblich.

Anwendungen von Autotransformatoren

• Ausgleich von Spannungsabfällen durch Erhöhung der Versorgungsspannung in Verteilungssystemen.

• Autotransformatoren mit mehreren Zapfen werden zum Starten von Induktions- und Synchronmotoren verwendet.

• Autotransformatoren werden in Laboratorien oder dort, wo kontinuierliche Spannungsänderungen über breite Bereiche erforderlich sind, als Variac eingesetzt.