Кіріспе

Электр трансформаторларының түрі

Электр техникасында автотрансформатор – тек бір орамнан тұратын электр трансформаторы. "Авто" (грекше "өзі") префиксі орамның жалғыз жұмыс істейтін катушкасын білдіреді. Автотрансформаторда бір орамның бөліктері трансформатордың біріншілік және екіншілік орамдарының рөлін атқарады. Ал, қарапайым трансформаторда электр тогы өткізгіш арнасымен байланыспаған жеке біріншілік және екіншілік орамдар болады. Автотрансформатор орамы орамға кемінде үш электрлік қосылымнан тұрады. Орамның бір бөлігі екі функцияны бірдей атқаратындықтан, автотрансформаторлар әдеттегі екі орамды трансформаторларға қарағанда кішірек, жеңіл және арзан болады, бірақ біріншілік және екіншілік тізбектер арасында электр оқшаулауын қамтамасыз етпейді. Автотрансформаторлардың басқа да артықшылықтарына төмен индуктивтік кедергі, төмен шығындар, төмен қоздыру тогы және белгілі бір өлшем мен салмақ үшін жоғары VA қуаты жатады. Автотрансформаторды қолданудың мысалы – 230 вольттық құрылғыларды 120 вольттық желіде немесе керісінше пайдалануға мүмкіндік беретін саяхаткерлерге арналған кернеу түрлендіргішінің бір түрі. Сонымен қатар, ұзақ тарату желісінің соңында кернеуді түзету үшін көптеген қосымша ұштары бар автотрансформатор қолданылуы мүмкін; автоматты түрде басқарылатын жағдайда, бұл кернеу реттегішінің бір мысалы болып табылады.

Операция

Автотрансформаторда екі терминалы және аралық нүктелерде бір немесе бірнеше қосылысы бар жалғыз орау болады. Бұл – негізгі және екіншілік орамдарының бір бөлігі ортақ болатын трансформатор. Негізгі және екіншілік орамдармен ортақ болатын орау бөлігі – ортақ бөлім деп аталады. Негізгі және екіншілік орамдармен ортақ болмайтын орау бөлігі – тізбектік бөлім деп аталады. Негізгі кернеу екі терминалға қолданылады. Екіншілік кернеу екі терминалдан алынады, олардың біреуі әдетте негізгі кернеу терминалымен ортақ болады. Екі орамдағы кернеуге шаққандағы вольт саны бірдей болғандықтан, әрқайсысы орау санын пропорционалды кернеуге айналдырады. Автотрансформаторда шығыс тогының бір бөлігі тікелей кірістен шығысқа (тізбектік бөлім арқылы) өтеді, ал қалғаны индуктивті түрде (ортақ бөлім арқылы) беріледі, бұл кішірек, жеңіл және арзан өзек қолдануға мүмкіндік береді, сондай-ақ тек бір орауды қажет етеді. Дегенмен, автотрансформаторлардың кернеу және ток арақатынасын басқа екі ораулы трансформаторлар сияқты формулиреуге болады: өйткені оларға аз ораулар және кішірек өзек қажет болғандықтан, қуатты қолдану үшін автотрансформатор әдетте екі ораулы трансформатордан жеңіл және арзан болады, кернеу арақатынасы шамамен 3:1 дейін; осы шектен асып кеткенде, екі ораулы трансформатор көбінесе экономикалық тиімді болады.

Автотрансформаторды іске қосу

Автотрансформаторларды индукциялық моторларды жұмсақ іске қосу әдісі ретінде қолдануға болады. Мұндай іске қосу құрылғыларының белгілі бір түрі – Корндорфер іске қосуы.

Тарих

Автотрансформаторды 1908 жылы Берлинде Макс Корндорфер ойлап тапты. Ол 1908 жылдың мамыр айында АҚШ патент бюросына өтініш берді және 1914 жылдың мамыр айында US 1,096,922 нөмірімен патент алды. Макс Корндорфер өз патентын "General Electric" компаниясына өткізді. Индукциялық мотор толық номиналдық жылдамдыққа жеделдеу кезінде өте жоғары іске қосылу тогын тұтынады, әдетте толық жүктеме тогынан 6-10 есе артық. Электр желісінің қуаты жеткіліксіз болғанда немесе жететін жүктеме жоғары іске қосылу моментыне төтеп бере алмағанда, іске қосылу тогын азайту қажет. Іске қосылу тогын азайтудың бір қарапайым тәсілі – қолданылатын желілік кернеудің 50%, 65% және 80% деңгейлеріндегі төмен кернеулі автотрансформаторды пайдалану; мотор іске қосылғаннан кейін автотрансформатор тізбектен шығарылады.

Өзгермелі автотрансформаторлар

Орау орамдарының бір бөлігін ашып, жылжымалы щетка арқылы екінші қосылымды жасау арқылы үздіксіз өзгермелі айналым қатынасын алуға болады, бұл шығыс кернеуін өте тегіс басқаруға мүмкіндік береді. Шығыс кернеуі нақты айналымдар санымен көрсетілген дискретті кернеулермен шектелмейді. Кернеуді айналымдар арасында үздіксіз өзгертуге болады, себебі щетканың салыстырмалы түрде жоғары кедергісі бар (металл тісті байланысқа қарағанда) және шығыс кернеуінің нақты мәні щетканың жанындағы орамалармен жанасқан ауданына байланысты. Щетканың жоғары кедергісі оны екі жақын айналымға тиген кезде қысқа тұйықталуға себеп болмайды. Әдетте, бірінші қосылым ораудың тек бір бөлігіне жалғанады, бұл шығыс кернеуін нөлден кіріс кернеуінен асып, тегіс өзгертуге мүмкіндік береді, соның арқасында құрылғыны электр жабдықтарын олардың белгіленген кернеу диапазонының шегінде сынау үшін қолдануға болады. Шығыс кернеуін реттеу қолмен немесе автоматты түрде жүзеге асырылуы мүмкін. Қолмен басқарылатын түр төмен кернеуде ғана қолданылады және ол өзгермелі ток трансформаторы (көбінесе Variac тауарлық атауымен белгілі) ретінде танымал. Олар жиі жөндеу шеберханаларында әртүрлі кернеулерде құрылғыларды сынауға немесе қалыптан тыс желі кернеулерін модельдеуге қолданылады. Автоматты кернеуді реттеуге ие түр автоматты кернеу реттегіші ретінде қолданылуы мүмкін, бұл желі мен жүктеме жағдайларының кең ауқымында тұтынушыларға тұрақты кернеуді ұстап тұруға мүмкіндік береді. Тағы бір қолданылу саласы – тиристорлық диммерлерге тән EMI тудырмайтын жарық диммері.

Variac сауда белгісі

1934 жылдан 2002 жылға дейін Variac – тұрақты айнымалы ток кіріс кернеуінің шығыс кернеуін ыңғайлы түрде өзгертуге арналған өзгермелі автотрансформаторға арналған General Radio компаниясының АҚШ-тағы тіркелген тауар белгісі болды. 2004 жылы Instrument Service Equipment компаниясы осы типтегі өнім үшін Variac тауар белгісін алуға өтініш беріп, алды. Variac термині қазіргі кезде жалпылама тауар белгісіне айналып, өзгермелі автотрансформаторды атау үшін қолданылады.