Autotransformátor

Schéma autotransformátoru. Vlevo primární napětí (síť), vpravo napětí odbočky („sekundární napětí“). Autotransformátor se sekundárním napětím 0-220 V, max. 4 A Regulační autotransformátor Autotransformátor je v elektrotechnice typ transformátoru, u kterého je pro primární i sekundární vinutí používána společná cívka - vinutí. Proto sekundární vinutí v podstatě odpadá a zůstává zde pouze jediné vinutí s odbočkami. Autotransformátory často najdeme v elektrických laboratořích, kde odpadá nevýhoda absence galvanického oddělení primárního a sekundárního obvodu a kde se používají jako regulovatelné zdroje střídavého napětí. Používá se také v dopravě při pohonu trakčních kolejových vozidel (elektrických lokomotiv), kde je hlavní výhodou menší hmotnost tohoto typu transformátoru.

Základní údaje

Název autotransformátor je v češtině i v angličtině odvozen od autoindukce (vlastní indukce v jediné cívce). Z mechanického hlediska jde o cívku na železném jádře s odbočkami pro primární a pro sekundární napětí. +more Společnou částí vinutí prochází jen rozdíl primárního a sekundárního proudu ( I1 - I2). Výhodou autotransformátoru proti transformátoru je, že při stejném výkonu má menší hmotnost železného jádra a menší hmotnost vinutí (mědi). Průřez jádra se volí jen podle výkonu průchozího (rozdílového), nikoli podle výkonu odebíraného. Nevýhodou autotransformátoru je, že nezajišťuje galvanické oddělení primárního a sekundárního obvodu (obě vinutí jsou spojena), což však u výslovně síťových spotřebičů většinou nevadí.

Regulační autotransformátor (též variak) umožňuje plynulé nastavení sekundárního napětí (někdy nastavován elektrickým pohonem). Obvykle se k tomu používá prstencové železné jádro (toroid), takže odbočka sekundárního vinutí může být realizována pomocí pohyblivého otočného jezdce (sběrače), obvykle vyrobeného z grafitu. +more Poloha jezdce určuje velikost sekundárního napětí (obdoba jezdce u drátových potenciometrů).

V principu se autotransformátor chová jako indukční dělič napětí. Společná část vinutí je zatížená (zapojená paralelně k zátěži) a rozdílová část vinutí je zapojená sériově.

Výpočty pro autotransformátor

Průchozí výkon:

P_p=U_sI_s\approx U_pI_p

kde Pp je průchozí výkon, Us je sekundární napětí, Is je proud odbočky („sekundární“ proud), Up je primární napětí a Ip je primární proud.

Primární proud:

I_p=\frac{P_p}{U_p}

Sekundární proud:

I_s=\frac{P_s}{U_s}

Proud procházející společným vinutím:

I_s'=I_s-I_p

Proud rozdílové části vinutí # při sestupném transformačním poměru:

I_r\approx I_p # při vzestupném poměru:

I_r \approx I_s Napětí rozdílového vinutí:

U_r=U_p-U_s

Transformátorem přenášený výkon (též vnitřní nebo typový výkon):

P_v=P_p\left ( 1-\frac{U_s}{U_p}\right )

kde Pp je příkon.

Pro autotransformátor můžeme volit větší proudovou hustotu ve vinutí, např. J = 3 až 3,2 A/mm.

Průměr vodiče společné části:

d_s=\sqrt{\frac{I_s}{0{,}785\cdot J}}

Průměr vodiče primární (rozdílové) části:

d_p=\sqrt{\frac{I_r}{0{,}785\cdot J}}

Využití

Autotransformátory často najdeme jako regulovatelné zdroje střídavého napětí v elektrických laboratořích. Používá se také v trakčních kolejových vozidlech (elektrické lokomotivy), kde je hlavní výhodou menší hmotnost autotransformátoru.

Odkazy

Reference

Literatura

Ottův slovník naučný nové doby, heslo Autotransformátory. Sv. 1, str. 375

Externí odkazy

Kategorie:Elektrické stroje Kategorie:Elektrotechnika Kategorie:Elektromagnetismus Kategorie:Transformátory