Разница между трансформатором и автотрансформатором

В автотрансформаторе часть витков первичной обмотки используется в качестве вторичной. Автотрансформаторы целесообразно использовать тогда, когда напряжение нужно понизить лишь немного, не в разы, как это делают обычные трансформаторы, а например в 0,7 раз.

Различное электрооборудование и современные электрические сети в целом используют для своей работы прежде всего переменный ток. Переменный ток питает двигатели, индукционные печи, станки, компьютеры, обогреватели, ТЭНы, осветительные приборы, бытовую технику.Переоценить значимость переменного тока для современного мира невозможно. Однако для передачи электрической энергии на большие расстояния используется высокое напряжение. А техника требует для своего питания напряжения пониженного — 110, 220 или 380 вольт.Поэтому после передачи на расстояние электрическое напряжение необходимо понизить. Понижение осуществляют ступенями при помощи трансформаторов и автотрансформаторов.

Таким образом главное отличие трансформатора от автотрансформатора заключается в том, что у обычного трансформатора обмотки электрически изолированы друг от друга, а обмотки автотрансформатора имеют общие витки и поэтому всегда связаны гальванически. У трансформатора каждая обмотка имеет минимум два собственных вывода, у автотрансформатора один вывод всегда окажется общим для первичной и вторичной обмоток.

Трансформатор обычно состоит из нескольких обмоток (двух и более), намотанных на общий стальной сердечник. Одна обмотка подключается к источнику переменного тока, а другая (другие) обмотка соединяется с потребителем электрического тока. Действие прибора основано на использовании электромагнитной индукции (закон Фарадея). Иными словами, изменение проходящего через обмотку магнитного потока создает в этой обмотке электродвижущую силу. В трансформаторах, работающих на сверхвысоких частотах, иногда может отсутствовать магнитопровод, такие устройства называются воздушными. В случаях, когда требуется менять напряжение в небольших пределах, используют автотрансформатор.

Для работы электрооборудования различного назначения требуется разное напряжение. Так, например, бытовое оборудование рассчитано на 220 или 110 В. Промышленное — обычно на 380 В. А так как при передаче электрического тока на большие расстояния требуется высокое напряжение (для снижения общих потерь электроэнергии при транспортировке), то для питания местных сетей его последовательно по ступеням снижают. Все эти преобразования напряжений осуществляют с помощью трансформаторов или же их разновидности — автотрансформаторов.Трансформаторы, в зависимости от потребностей, бывают повышающие (повышают напряжение) и понижающие (понижают напряжение). И в том, и другом случае сущность работы данного прибора одна — добиться требуемого напряжения электрического тока.

• Определение
• Отличие
• Выводы TheDifference.ru

Отличие

Итак, главным отличием трансформатора от автотрансформатора является количество обмоток. У трансформаторов их две и более, у автотрансформаторов одна.Автотрансформаторы нашли широкое применение в сетях с напряжением 150 кВ и выше, за счет меньшей, чем у трансформаторов, стоимости, меньшим потерям в обмотках активной мощности (в сравнении с трансформаторами такой же мощности). Кроме того, автотрансформаторы по своим габаритам гораздо меньше трансформаторов.Главным преимуществом автотрансформаторов перед другими видами трансформаторов, является их более высокий КПД, так как преобразованию в них подвергается только часть мощности. Кроме того, из-за меньшего расхода стали для сердечника, меди на обмотки, меньшим габаритам и весу стоимость данного вида трансформаторов существенно ниже, чем у других вариантов.Недостатком автотрансформаторов (в сравнении с трансформаторами) является отсутствие между первичной и вторичной обмотками электрической изоляции. Это не важно для промышленных сетей, где в любом случае нулевой провод обязательно заземляется, но неприемлемо для применения в быту, т.к. при авариях в автотрансформаторах высшее напряжение с первичной обмотки вполне может оказаться приложенным к низшему (пробой изоляции токопроводящих частей). В результате, все части установки будут соединены с высоковольтной частью, что недопустимо по правилам безопасности при обслуживании подобного оборудования. Для бытовых нужд обычно используется более надежный и безопасный трансформатор.

Но и с ними могут произойти нарушения, которые закончатся поломкой. Чтобы этого не произошло в автотрансформаторе предусмотрена специальная защита. Суть ее в том, что при любых перегрузках устройство подает соответствующий оповещающий сигнал, а если прибор выйдет из строя, срабатывает автоматическое отключение. Защита автотрансформатора делится на несколько видов:

Трансформаторы являются довольно разнообразной группой оборудования, имеющей существенные внутренние различия по назначению и конструктивным особенностям. Кроме того, работа различного оборудования требует различного напряжения. Существуют средние значения. Которые учитываются при составлении технического допуска на подключение. Например, домашние бытовые приборы рассчитаны на 220, а то и на 110 В. А вот оборудование промышленного типа использует 380 В. Для них предусмотрены свои варианты, более легкие и недорогие. Но прежде чем решиться на использование, следует знать в чем разница между трансформатором и автотрансформатором.

Что представляют собой оба устройства? ↑

Любой трансформатор — это прибор статического типа, который преобразует переменный ток, частоту, а также число фаз. Это устройство включает в себя две или больше обмоток, которые наматываются на один для всех сердечник из стали. Одна из обмоток обязательно должна быть подключена к источнику переменного тока. Остальные могут быть соединены с конечными потребителями. В результате между ними наблюдается как электромагнитная, так и электрическая связи. Дополнительно обмотка автотрансформатора оснащена тремя и более выводами, то есть имеется возможность подключаться к разным выводам и, соответственно, получать разные значения напряжения.В основе принципа работы лежит небезызвестная электромагнитная индукция. Проще говоря, меняющийся при прохождении через обмотку магнитный поток образует в ней электродвижущую силу.Такой тип трансформаторов прекрасно подходит для смены напряжения в сравнительно малом диапазоне.

Соотношение величин ЭДС выражается формулой: E1/E2 = w1/w2 = k , где E – ЭДС, w – количество витков, k – коэффициент трансформации.

Работа электрооборудования обеспечивается системой повышающих, понижающих трансформаторов. Приборы «отличаются» рядом характеристик. Бытовые агрегаты рассчитаны на напряжение 110 или 220В, а бытовые – на 380В. Некоторые из представленных устройств снижают или повышают напряжение, другие передают электричество постепенно от подстанции потребителям.

• 1 Основное определение
• 2 Основные отличия

Зачем требуется снижение напряжения в сети

Электрическую энергию принято транспортировать на большие расстояния при максимальных уровнях напряжения. Если электричество будет иметь бытовой уровень напряжения 220 В или даже напряжение 380 В для использования на крупных объектах, при его транспортировке будут происходить ощутимые потери, из-за чего передача электрической энергии станет затратной для сетевых предприятий. Таким образом, электричество транспортируют с высоким напряжением, а потому, для его использования конечными потребителями, уровень напряжения электроэнергии должен быть существенно снижен. Снижают уровень напряжения электричества с помощью специальных устройств, называемых трансформаторами. Автотрансформаторы отличаются значительно меньшими габаритами, они удобны в эксплуатации и просты в монтаже, хотя и не отличаются столь же высокой функциональностью, которая характерна для стандартных устройств. Специалисты обязаны разбираться в видах и особенностях трансформаторов для организации надежных электросистем.

Нельзя сказать, что единственным назначением трансформаторов является снижение уровня напряжения электрической энергии. Помимо понижающего оборудования, которое требуется для электроснабжения конечных потребителей, в электрических сетях используются и повышающие устройства. Повышающие приборы в цепи требуются для того, чтобы транспортировать электроэнергию на большие расстояния с минимальным уровнем потерь.

Особенности трансформаторов

Любой трансформатор предназначен для изменения свойств и характеристик электрической энергии. Это статическое устройство, способное преобразовывать переменный ток, число фаз в электрической сети и частоту электроэнергии. Трансформатор может включать в себя от двух обмоток и более, устанавливаемых на единый стальной сердечник. Вне зависимости от общего числа обмоток, хотя бы одна из них должна иметь подключение к источнику переменного тока. Все остальные обмотки устройства могут подключаться к потребителям электрической энергии.

Такая конструкция обеспечивает необходимые электрические и электромагнитные связи между обмотками. Автотрансформаторы оснащаются дополнительными обмотками, имеющими несколько отдельных выводов. Другими словами, такие устройства могут быть подключены к различным выводам, за счет чего может быть обеспечено разное значение параметров напряжения в сети.

Автотрансформаторы работают по принципу электромагнитной индукции, при прохождении через обмотку магнитного потока, в ней появляется электродвижущая сила. Данное оборудование прекрасно подходит для изменения характеристик электрической энергии в небольших диапазонах.

Основные отличия трансформаторов и автотрансформаторов

Основным и самым важным отличием двух трансформирующих устройств является число обмоток на них. В стандартных приборах используется больше обмоток, чем в автоматических, в последних обычно предусматривается только одна обмотка.

Каждое из этих устройств имеет свои преимущества и недостатки, с которыми должны быть хорошо знакомы все профессионалы. Автоматические трансформаторы отлично подходят для использования в сетях электроснабжения с напряжением не менее 150 кВ. Такие устройства отличаются сравнительно невысокой стоимостью и в процессе их работы уровень потерь на обмотках будет максимально низким. Еще одной положительной чертой автоматических устройств является их небольшой размер. За счет описанных особенностей и частичному преобразованию мощности, для таких приборов характерен крайне высокий КПД.

У автоматических приборов имеются и определенные недостатки, если сравнивать их со стандартными трансформаторами. В первую очередь, автоматические приборы не имеют надежной электрической изоляции между обмотками. Эта особенность делает использование автотрансформаторов в бытовых целях крайне опасным, хотя в промышленных цепях, где присутствует надежное заземление, этот недостаток не имеет особого значения.

Подводя итог, можно сказать о том, что стандартные трансформаторы являются более универсальными, они подходят для использования практически во всех условиях, чего нельзя сказать об их автоматических аналогах. При выборе трансформаторного оборудования необходимо учитывать допустимый уровень потерь напряжения в сетях.

Применение автотрансформаторов

В отличие от стандартного трансформирующего оборудования, автоматические трансформаторы можно использовать далеко не во всех ситуациях. Чаще всего такие приборы применяют для обеспечения плавной регулировки напряжения и тока в электросистеме. За счет установки такого оборудования можно добиться передачи электроэнергии в полном объеме на потребители только при условии нахождения коэффициента трансформации на уровне единицы.

Так как автоматические трансформаторы снабжаются специальными секционированными обмотками, с их помощью можно обеспечивать плавную регулировку электрических устройств. Следует отметить также, что из-за простой конструкции и простого монтажа, автоматические трансформирующие устройства отличаются легким ремонтом, что сказывается на стоимости эксплуатации всей электрической системы. При выходе оборудования из строя, специалистам нужно будет лишь заменить обмотку, которую можно перемотать вручную, обладая необходимой подготовкой и профессиональными знаниями.

Защита автотрансформаторов

Если сравнивать надежность и безопасность эксплуатации трансформаторов и автотрансформаторов, то следует отметить, что автоматические устройства не имеют вращающейся части, что делает их гораздо более надежными и долговечными. Несмотря на эту особенность в процессе эксплуатации таких приборов также могут возникать различные проблемы, сбои и поломки, с которыми придется бороться ремонтникам.

Чтобы снизить вероятность крупного повреждения, на автоматических трансформаторах принято устанавливать защиту. Защита работает следующим образом: если в процессе эксплуатации устройства на нем возникнет какая-то неисправность, об этом будет подан соответствующий световой сигнал. Если проблема не будет устранена, устройство будет автоматически отключено, чтобы избежать серьезных проблем в электросистеме.

Чем отличается трансформатор от автотрансформатора

Для преобразования напряжения в электротехнике используют трансформаторы или автотрансформаторы. Из-за схожести названий этих двух устройств их часто путают или приравнивают к одному и тому же.Однако это не так, хоть и принцип действия подобен, но принципиально различается конструкция и их сфера применения.Поэтому давайте рассмотрим отличия трансформатора от автотрансформатора, чтобы понять, в чем все же разница.

Определения

Трансформатор – это электромагнитный аппарат, передающий энергию через магнитное поле.Он состоит из двух и более обмоток (иногда говорят катушек) на стальном, железном или ферритовом сердечнике в зависимости от числа фаз, входных и выходных напряжений.Основной его особенностью является то, что первичная цепь и вторичная не электрически связаны между собой, то есть обмотки не имеют электрических контактов. Это называется гальванической развязкой. А такую связь катушек называют индуктивной.Ниже вы видите условное графическое обозначение двух и трёхобмоточного трансформатора на схеме электрической принципиальной:

Принцип действия

Кратко и простыми словами рассмотрим, как работает каждый вариант исполнения.У трансформатора есть минимум две обмотки – первичная и вторичная (или их несколько). Если первичную подключить к сети (или другому источнику переменного тока) – тогда ток в первичной обмотке создаёт магнитный поток через сердечник, который пронизывая витки вторичных, наводит в них ЭДС.Принцип действия основан на явлениях электромагнитной индукции, в частности закона Фарадея. При протекании тока во вторичной обмотке (в нагрузку) изменяется и ток в первичной обмотке из-за взаимоиндукции.Разница напряжений между первичной и вторичными обмотками определяется соотношением их витков (коэффициентом трансформации).Uп/Ud=n1/n2n1, n2 – количество витков на первичке и вторичке.Говоря об автотрансформаторе, у него одна обмотка, если фаз несколько – столько же и обмоток. При протекании по ней переменного тока магнитный поток, который возникает внутри неё, индуцирует ЭДС в этой же обмотке.

Её величина прямо пропорциональна числу витков. Нагрузка (вторичная цепь) подключается к отводу от витков. На повышающем автотрансформаторе питание подаётся не на концы обмотки, а на один из концов и отвод от витков в отличие от трансформатора.

Что было изображено на схеме выше.

Основные отличия

Чтобы вам было легче понять, в чем разница между обычным трансформатором и автотрансформатором, мы собрали в таблицу их основные отличия:

Трансформаторы применяются всюду – от электростанций и подстанций, рассчитанных на десятки и сотни тысяч вольт, до питания малой бытовой техники. Хотя в последнее время используются блоки питания, но и их основой является генератор и трансформатор на ферритовом сердечнике.

Строение рассматриваемого технического приспособления уже было рассмотрено выше. Но возникает вопрос: а какие магнитные материалы применяются для обеспечения его бесперебойной работы?

В простейшем случае, на замкнутом магнитопроводе располагаются две обмотки соединенные последовательно. В зависимости от варианта подключения источника энергии и нагрузки, автотрансформатор может работать как повышающий или как понижающий.

Область применения и виды

трансформатор в телевизоре

Бытовые трансформаторы защищают технику при перепадах напряжения.

Поэтому применяют их в следующих приборах:

• в освещении;
• осциллографах;
• телевизорах;
• радиоприёмниках;
• измерительных устройствах и т.д;

Сварочные экземпляры, разделяющие силовую и сварочную сеть, активно используются при сварке и электротермических конструкциях, где успешно понижают величину напряжения до обязательных номиналов.

В энергосети используются масляные агрегаты, где напряжённость 6 и 10 кВ.

Многие автоматические конструкции используют трансформаторы, где напряжение на обвивках несуидальное.

Виды:

1. Вращающийся. Передача сигнала ведётся на объекты, которые вращаются. Например, видеомагнитофон, где передача сигнала ведётся на барабан узла магнитной головки. Здесь существуют 2 половины магнитопровода и вращение их происходит с минимальным зазором в отношении друг друга. На основании этого, реализуется большая скорость оборотов, в контактном способе сигнала достичь такого эффекта не считается возможным.
2. Пик-трансформатор. В этом варианте происходит преобразование синусоидального напряжения в сплески, имеющие пикообразную форму. Активно используются в управлении тиристоров, а также электронных и полупроводниковых устройств.
3. Согласующий. Принимает участие в согласовании сопротивлений в разных промежутках электронной схемы, при этом, форма сигнала искажается минимально. Синхронно обеспечивается гальваническая развязка между зонами схем.
4. Разделительный. Здесь 2 обмотки не соединены между собой электрически. Такая схема даёт возможность повысить безопасность электрических сетей. Когда происходит случайное одновременное прикосновение к токоведущей части и земли, выдаётся гальваническая развязка электрической цепи.
5. Импульсный. В этом варианте преобразуются импульсные сигналы за очень короткий промежуток времени (десятки микросекунд), при этом, искривление конфигурации импульса минимально.
6. По напряжению. Здесь происходит конверсия большого напряжения в низкую величину. Этот вариант позволяет изолировать измерительные и логические цепи от большого напряжения.
7. По току. В этом типе измеряются цепи с большим током. Например, в конструкциях релейных щитов электроэнергетических систем. Поэтому, применяются достаточно жёсткие требования к точности.
8. Автотрансформатор. В этом типе соединение 2 обмоток ведётся напрямую. В результате, создаётся электрическая и электромагнитная связь, чем объясняется высокий КПД этого вида. Недостатком такого устройства, можно назвать отсутствие изоляции, то есть не существует гальваническая развязка.
9. Силовой. Этот вариант используется при изменяемом токе и преобразует электрическую энергию в установках и электросетях. Широко применяется этот тип на линиях ЛЭП с высокой напряжённостью (35-750 кВ), городских электрических сетях (10 и 6 кВ).
10. Сдвоенный дроссель. Наличие 2 равных обвивок, даёт возможность получить более результативный дроссель, чем обычный. Их используют на вводе фильтра в блоке питания, а также в звуковом оборудовании.
11. Трансфлюксор. Оставшаяся намагниченность магнитного провода имеет большую величину, что позволяет использовать его для сохранения сведений.

Принцип действия автотрансформатора

В автотрансформаторе энергия передается не только магнитным потоком, но и электрически, так как обмотки имеют гальваническую связь. Чем ближе коэффициент трансформации к 1, тем меньше энергии передается электромагнитным способом.Ниже вы видите схему понижающего автотрансформатора, к первичной обмотке которого подключен источник переменного напряжения, а к выводам вторичной обмотки подключена нагрузка, в виде лампы накаливания.