Чем отличается трансформатор от автотрансформатора
Iddc.ru

Все об электрике

Чем отличается трансформатор от автотрансформатора

Трансформаторы и автотрансформаторы – в чем различие и особенность

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.

Вообще трансформаторы бывают повышающими и понижающими. Повышающие трансформаторы установлены на генерирующих электростанциях, где они повышают получаемое от генератора переменное напряжение до сотен тысяч и даже миллиона вольт, приемлемых для передачи на большие расстояния с минимальными потерями энергии. А потом это высокое напряжение понижается опять же при помощи трансформаторов.

Обычный силовой или сетевой трансформатор — это электромагнитный агрегат, назначение которого — изменить действующее значение переменного напряжения, подаваемого на его первичную обмотку. Трансформатор в каноническом виде имеет несколько обмоток, но минимум – две — первичную и вторичную.

Витки всех обмоток трансформатора обвивают общий магнитопровод — сердечник. На первичную обмотку подается напряжение величину которого необходимо изменить, ко вторичной (вторичным) обмотке (обмоткам) присоединяется потребитель или сеть с розетками, от которых будут питаться многочисленные потребители.

Действие трансформатора основано на законе электромагнитной индукции Фарадея. Когда по виткам первичной обмотки течет переменный ток, в пространстве внутри (в основном) обмотки действует переменное электромагнитное поле данного тока.

Это переменное магнитное поле способно навести ЭДС индукции во вторичной обмотке, которая охватывает пространство действия магнитного потока первичной обмотки. В обычном трансформаторе первичные обмотки гальванически изолированы от первичных.

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.

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.

Автотрансформаторы широко применяются в сетях с напряжением более 100 кВ, поскольку при ступенчатом понижении напряжения, когда ясно, что обмотки конечного трансформатора будут гальванически изолированы, отсутствие гальванической развязки на ступени автотрансформатора не критично.

Зато с экономической точки зрения автотрансформаторы куда выгоднее обычных. У них меньше потери в обмотках за счет меньшего количества меди в проводах чем у обычных трансформаторов аналогичной мощности.

Размер автотрансформатора при той же мощности меньше – меньше расходы на материалы и сердечник. У автотрансформаторов более высокий КПД, ибо преобразованию подвергается лишь часть магнитного потока. Да и в целом стоимость автотрансформатора получается ниже.

К недостаткам автотрансформатора, в отличие от обычного, можно отнести отсутствие гальванической развязки между первичной и вторичной цепью. Если изоляция по какой-нибудь причине окажется нарушена, обмотка низшего напряжения окажется под высоким напряжением. Поэтому автотрансформаторы обычно не используют в быту дабы не подвергать обывателя опасности поражения током.

На напряжении до 1000 вольт автотрансформаторы используются для регулирования напряжения в виде лабораторных приборов – лабораторных автотрансформаторов (ЛАТРов) и в составе электромеханических стабилизаторов напряжения (смотрите – Сетевые стабилизаторы напряжения 220В – сравнение различных типов, достоинства и недостатки)

Чем отличается трансформатор от автотрансформатора

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:

Они бывают повышающими, понижающими и разделительными (напряжение на входе равно напряжению на выходе). При этом если подать питание на вторичную обмотку понижающего трансформатора – на первичные обмотки вы получите повышенное напряжение, то же самое и правило работает и для повышающего.

Автотрансформатор – это один из вариантов трансформатора с одной обмоткой, намотанной на сердечнике в принципе аналогичном предыдущему случаю. В нём, в отличие от обычного транса, первичная и вторичная цепь электрически связаны между собой. А значит он не обеспечивает гальванической развязки. Условное графическое обозначение автотрансформатора вы видите ниже:

Автотрансформаторы бывают с фиксированным выходным напряжением и регулируемые. Последние многим известны под названием ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Также могут быть как понижающими, так и повышающими. В регулируемом ЛАТРе вторичная цепь подключается к скользящему по катушке контакту.

Важно! Из-за отсутствия гальванической развязки, автотрансформаторы по определению не могут быть разделительными в отличие от обычных!

Еще одним отличием является количество обмоток автотрансформатора – обычно оно равняется количеству фаз. Соответственно для питания однофазных устройств используют однообмоточные, а для трёхфазных – трёхобмоточные изделия.

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).

Читать еще:  Восстановление паркета своими руками

Uп/Ud=n1/n2

n1, 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:

Трансформатор Автотрансформатор
КПД КПД автотрансформатора больше чем у обычного, особенно при незначительной разности входного и выходного напряжения.
Количество обмоток Минимум 2 и больше в зависимости от количества фаз 1 и более, равно количеству фаз
Гальваническая развязка Есть Нет
Опасность поражения электрическим током при питания бытовых электроприборов При выходном напряжении менее 36 Вольт – невелика Высокая
Безопасность для запитанных приборов Высокая Низкая, при обрыве в катушке на витках после отвода к нагрузке, на неё попадет всё напряжение питания
Стоимость Высокая, расход меди и стали для сердечников большой, особенно у трёхфазных трансформаторов Низкая, из-за того что для каждой фазы лишь 1 обмотка, расход меди и стали меньшие

Сфера применения

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.

Автотрансформаторы используются в бытовых стабилизаторах сетевого напряжения. Часто ЛАТРы используют в лабораториях при тестировании или ремонте электронных устройств. Тем не менее они нашли своё применение и в высоковольтных сетях, а также для электрификации железных дорог.

Например, на ЖД используются такие изделия в сетях 2х25 (два по 25 киловольт). Как на схеме выше в малонаселенных районах прокладывается линия 50 кВ, а к электропоезду по контактному проводу подаётся 25 кВ от понижающего автотрансформатора. Таким образом уменьшается число тяговых подстанций и потери в линии.

Теперь вы знаете, в чем принципиальное отличие трансформатора от автотрансформатора. Для закрепления материала рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Чем отличается трансформатор от автотрансформатора?

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.

Подобные действия совершают «трансформаторы и автотрансформаторы». Агрегаты характеризуются некоторыми отличиями. Однако подобные аппараты предназначены для поддержания требуемого уровня напряжения в сети. Чтобы научиться правильно, безопасно применять подобное оборудование, нужно рассмотреть их главные отличия.

Основное определение

Чтобы понимать, «чем принципиально отличаются трансформатор и автотрансформатор», нужно рассмотреть их определение.

Трансформатор – электромагнитный прибор статического типа, преобразующий электрический ток переменного значения с определенным показателем напряжения в электроэнергию другого уровня. Прибор способен повышать или понижать этот показатель. Система способна преобразовывать частоту и количество фаз электрического тока. Также рекомендуем ознакомиться с конструкцией и принципами работы трансформатора.

Оборудование включает несколько обмоток. Контуры находятся на сердечнике из специального сплава. Первичная катушка подключается к сети переменного типа. Вторичная катушка или все остальные обмотки соединены с установкой, потребляющей исходящее электричество.

Основным принципом работы прибора является закон Фарадея. При перемещении через обмотку магнитного потока определяется некоторая электродвижущая сила.

При необходимости менять параметры незначительно, разрешается применять «автотрансформатор». Этот агрегат представляет собой систему с двумя обмотками, объединенными в одну катушку. Это обеспечивает возникновение электромагнитной, электрической связи. Подробнее о автотрансформаторе мы писали здесь.

Основные отличия

Существует всего 5 основных отличий трансформатора и автотрансформатора. Их можно кратко перечислить:

  1. В первую очередь оба этих агрегата отличаются «тем», что у них присутствует разное количество обмоток.
  2. Надежность и безопасность автотрансформатора уступает обычному трансформатору.
  3. Автотрансформаторы стоят дешевле.
  4. Трансформатор имеет меньший уровень КПД.
  5. Габариты автотрансформатора меньше.

У трансформаторов, отличающихся количеством обмоток, есть две катушки и более. Второй тип агрегатов обладает одной совмещенной катушкой. Она имеет минимум три выхода для подключения к различным коммуникациям и получения на выходе различных показателей сети.

Автотрансформаторы применяются в сетях с напряжением от 150 кВ и более. Они компактные, удобные и стоят значительно дешевле. Их главным преимуществом является высокий уровень КПД. Однако существенным недостатком является отсутствие между обмотками изоляционного материала. Это понижает безопасность представленных приборов при его эксплуатации и обслуживании. Для промышленных сетей это не столь важно, но для бытового применения подобный факт является существенным недостатком.

Если применять этот прибор в бытовых сетях, при возникновении аварийной ситуации электричество может быть приложено из первичной обмотки к низшему напряжению. Это происходит из-за пробоя изоляции частей, проводящих электричество. Части агрегата будут соединены с высоковольтными частями. Поэтому для бытовых нужд применяют трансформаторы, а в промышленности – автотрансформаторы.

Рассмотрев основные отличия автотрансформаторов и трансформаторов, каждый пользователь сможет правильно применять подобное оборудование в своих целях.

Читать еще:  Как установить терморегулятор для теплого пола

Чем трансформаторы отличаются от автотрансформаторов

Трансформаторное оборудование представлено на современном рынке в широком ассортименте, существуют различные по видам и особенностям трансформаторы, которые предназначены для использования в разных условиях и на разных объектах. При выборе трансформатора следует учитывать назначение объекта, его особенности и характеристики. Для питания большинства маломощных бытовых устройств требуется электрическое напряжение 220 В, а иногда и 110 В.

Для подключения таких объектов к электросети используются одни трансформаторные устройства. Для подключения крупных предприятий, где оборудование требует напряжение на уровне 380 В придется использовать другие приборы.

Чтобы правильно выбрать трансформаторное устройство, нужно учесть множество разных факторов и особенностей. Кроме того, специалистам следует знать основные отличия трансформаторов от автотрансформаторов.

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.

Читать еще:  Системы водоподготовки: установка оборудования водоочистки для дома своими руками

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости услуг электролаборатории.

В чем разница между трансформатором и автотрансформатором?

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.

Для чего снижают напряжение?

Передача электроэнергии на дальние расстояния требует высоких показателей напряжения, в противном случае потери при транспортировке энергии сделают процесс нерентабельным. Но, чтобы использовать электроэнергию в промышленных и, тем более, бытовых целях, требуется ее снижение. Делается это постепенно, благодаря системе трансформаторов, а также их более мобильных аналогов — автотрансформаторов.

Несмотря на то, что все приборы такого типа призваны преобразовать исходное напряжение до желаемого, трансформаторы можно разделить на два типа. Первые — повышающие — увеличивают напряжение, поддерживая его на достаточном уровне для продолжения транспортировки или для использования в промышленных целях. Вторые — понижающие — напротив, снижают напряжение, позволяя использовать энергию в бытовых целях.

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.

В чем отличия трансформатора от автоварианта? ↑

Разница между трансформатором и автотрансформатором — это число обмоток. Больше – у трансформаторов, автотрансформаторы имеют всего один экземпляр.

Очевидные плюсы автовариантов обнаруживаются при применении в сетях с уровнем напряжения от 150 кВ и более. Эти приборы дешевле, да и потери в обмотках у них на порядок меньше. Размером автотрансформаторы тоже уступают своим статичным аналогам.

Помимо этого, у автотрансформаторов гораздо выше коэффициент полезного действия. Такое возможно благодаря частичному преобразованию мощности. Стоимостные преимущества же обосновываются меньшим расходом материалов, а соответственно, меньшей массой и большей компактностью.

Что касается минусов автотрансформаторов, то к ним можно отнести отсутствие электроизоляции между обмотками электрической изоляции. Для промышленного применения это не играет никакой роли, там всегда наличествует заземляющий провод. А вот в быту их применение опасно.

Можно сказать, что трансформаторы более универсальны в использовании и имеют широкий диапазон применения, в отличие от автотрансформаторов.

Инженерный центр “ПрофЭнергия” имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории “ПрофЭнергия” вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать обслуживание трансформаторных подстанций или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34 .

Для чего используются автотрансформаторы? ↑

Область применения и принцип использования трансформаторов широко известны, а для каких целей можно использовать автовариант? Самое распространенное направление — это плавный ход регулировки напряжения в сети и тока в самой системе электроснабжения.

Когда коэффициент трансформации находится в диапазоне единицы, тогда энергия поступает к конечному потребителю полностью.

Регулировка устройств возможна благодаря секционированной обмотке в автотрансформаторе. Кстати, именно по причине простоты конструкции обмотки этот тип трансформирующих устройств имеет высокий уровень ремонтопригодности. Если он вышел из строя, вам будет достаточно сменить обмотку и устройство снова готово к работе. Перемотать ее можно даже вручную. Не используя дополнительных приспособлений.

Типы защиты автотрансформаторов ↑

Автотрансформаторы более надежны в эксплуатации, чем обычные устройства трансформации, а все благодаря тому, что в них полностью отсутствуют вращающиеся части.

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:

  • дифференциальная, предотвращающая поломку из-за проблем с обмоткой;
  • токовая отсечка, корректирующая неполадки с ошинковками и вводами;
  • максимальная токовая защита, срабатывающая при повреждении самого устройства;
  • газовая, оповещающая о выделении газа или снижении уровня масляной жидкости;
  • защита от возможных замыканий и перегрузок.

Ограничения в использовании автотрансформаторов ↑

Этот тип устройств нельзя использовать в случаях, когда:

  • есть подозрение на возгорание изоляции;
  • неполадки в соединителях;
  • явные шумы и вибрация;
  • трещины и сколы на корпусе.

Ни в коем случае не рекомендуется к устройству этого типа подключать любые электродвигатели, потребляющие более 70 процентов предельного тока расчетной нагрузки самого автотрансформатора.

Подключать имеющиеся выходные клеммы электропитанию также категорически не рекомендуется.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector