Descripció
1.Característiques bàsiques dels autotransformadors
En comparació amb els transformadors de bobinat doble-normals (transformadors d'aïllament), la diferència fonamental dels autotransformadors rau en la connexió del circuit:
- Transformador ordinari: els bobinatges primaris i secundaris estan completament aïllats elèctricament i l'energia es transfereix mitjançant acoblament magnètic.
- Autotransformador: els bobinatges primaris i secundaris estan connectats elèctricament, amb una part de l'energia transferida mitjançant acoblament magnètic i una altra part conduïda directament a través del circuit.
Avantatges:
Baix cost, mida petita, alta eficiència: per a la mateixa capacitat, un autotransformador utilitza menys filferro de coure i làmines d'acer de silici, estalviant materials, fent-lo més lleuger i aconseguint, en general, una major eficiència.
Millor regulació de la tensió: a causa de la seva menor impedància, les fluctuacions de tensió amb els canvis de càrrega són menors.
Inconvenients:
Manca d'aïllament elèctric: aquest és el major risc de seguretat. Atès que l'entrada i la sortida estan connectades directament al circuit, si el terminal comú està cablejat incorrectament, la sortida pot portar alta tensió des del costat d'entrada, cosa que és extremadament perillosa.
Major corrent de curt-circuit: una impedància més baixa provoca un corrent de falla més alt en cas d'un curtcircuit.
Impacte significatiu de les falles del bobinat: si falla la part compartida del bobinatge, afectarà tant el circuit primari com el secundari simultàniament.
2.Tipus d'autotransformadors
(1) Classificació per funció i aplicació (més comuna)
Aquest és el mètode de classificació més pràctic, directament relacionat amb el seu ús.
Arrancador reductor de tensió- (Arrencador d'autotransformador)
Descripció: aquest és un dels dispositius d'arrencada més clàssics per a motors asíncrons de CA trifàsic-. Aplica una tensió reduïda al bobinat de l'estator del motor durant l'arrencada mitjançant un autotransformador per reduir el corrent d'arrencada (normalment es pot reduir a 1/4 a 1/3 del corrent d'arrencada de voltatge complet). Quan la velocitat del motor s'acosta a la velocitat nominal, un interruptor la canvia al funcionament a plena tensió-.
Característiques: generalment té múltiples aixetes de tensió (com ara 65%, 80%) per triar per equilibrar el parell d'arrencada i el corrent d'arrencada.
Regulador de tensió (autotransformador ajustable)
Descripció: aquest és un autotransformador monofàsic-o trifàsic- amb un bobinatge secundari que té un contacte lliscant (raspall de carbó) accionat per un volant o un servomotor. En girar el volant, la tensió de sortida es pot ajustar de manera suau i contínua. Molt comú als laboratoris.
Característiques: la tensió de sortida es pot ajustar des de 0 V fins a una mica per sobre de la tensió d'entrada (p. ex., 0-250 V o 0-430 V).
Formes habituals: nucli d'anell (per a potència petita) o nucli quadrat (per a potència més gran).
Autotransformador de potència
Descripció: s'utilitza en sistemes d'energia d'alta -tensió per connectar xarxes de nivells de tensió similars, com ara la connexió de xarxes de 110 kV i 220 kV, o xarxes de 220 kV i 500 kV.
Característiques: Capacitat extremadament alta (fins a centenars de milers de kVA), un dispositiu clau en el sistema elèctric. La seva relació de transformació sol ser propera a 1:2, oferint importants avantatges econòmics en aquesta aplicació.
Transformador de tracció de CA
Descripció: s'utilitza en ferrocarrils electrificats (p. ex., ferrocarril d'alta-velocitat). Un bobinatge es connecta a la línia aèria (alta tensió) i l'altre es connecta a la via i a terra, proporcionant diferents nivells de tensió a la locomotora.
(2) Classificació per Fases
Autotransformador monofàsic-: s'utilitza en situacions d'alimentació-monofàsica, com ara reguladors de tensió de laboratori, estabilitzadors domèstics, etc.
Autotransformador-trifàsic: s'utilitza en sistemes d'alimentació trifàsica-. Pot ser tres-transformadors monofàsics combinats o una única estructura de nucli-trifàsica. Àmpliament utilitzat en sistemes d'alimentació i arrencada de motors industrials.
(3) Classificació per estructura de bobinatge
Autotransformador d'un -bobinat: el tipus més comú, amb un sol bobinatge que té aixetes.
Autotransformador de doble bobinat-: es basa bàsicament en un transformador de bobinat doble-normal, amb bobinatges primaris i secundaris connectats en sèrie, que permeten transformacions de tensió i mètodes de connexió a terra específics. S'utilitza habitualment en sistemes d'alimentació.
(4) Classificació per mètode de refrigeració
Autotransformador de tipus sec-: refrigerat per aire, que s'utilitza habitualment a l'interior, als laboratoris o on es requereix prevenció d'incendis.
Autotransformador immers en oli-: els bobinatges estan immersos en oli aïllant, que proporciona refrigeració i aïllament. Alta capacitat, utilitzat principalment en sistemes d'alimentació exteriors.
3.Aplicacions dels Autotransformadors
(1) Àmbit industrial:
- Inici de reducció de voltatge del motor: S'utilitza per engegar ventiladors grans, bombes, compressors, etc., per evitar un impacte excessiu a la xarxa elèctrica. Aquesta és una de les seves aplicacions més clàssiques i utilitzades.
- Regulació de voltatge: s'utilitza als tallers de fàbrica per ajustar localment la tensió de funcionament dels equips, assegurant que els dispositius funcionin a una tensió òptima.
(2) Sistema d'alimentació:
- Interconnexió a la xarxa: actua com un transformador d'enllaç, connectant dues xarxes de transmissió amb nivells de tensió similars (com ara 132 kV/275 kV) per a una transmissió i distribució eficient d'energia.
- Connexió a terra del sistema: proporciona un camí de connexió a terra de punt neutre.
(3) Camp de laboratori i proves:
- Font d'alimentació CA ajustable: proporciona una tensió ajustable contínuament per a circuits experimentals, un equip estàndard en laboratoris d'electrònica i elèctrica.
- Proves d'equips: s'utilitza per a proves dielèctriques d'equips elèctrics o proves de rendiment a diferents voltatges.
(4) Àmbit domèstic i comercial:
- Estabilitzador de tensió de CA: molts estabilitzadors domèstics utilitzen autotransformadors a l'interior (generalment es prenen i es commuta automàticament mitjançant un relé) per fer front a la tensió de xarxa inestable.
- Equip d'àudio: s'utilitza per a la concordança de voltatge en alguns sistemes d'àudio{0}}de gamma alta.
(5) Trànsit ferroviari:
Sistema d'alimentació de ferrocarril electrificat: proporciona la potència de tracció necessària per als trens d'alta-velocitat.
