Înfășurările din primarul și secundarul unui autotransformator sunt legate între ele atât din punct de vedere electric, cât și din punct de vedere magnetic, reducând costurile pentru transformatoarele convenționale.

Spre deosebire de transformatorul de tensiune anterior, care are două înfășurări izolate electric numite: primar și secundar, un autotransformator are numai o singură înfășurare de tensiune care este comună pentru ambele părți. Această singură înfășurare este conectată în diferite puncte de-a lungul lungimii sale, pentru a asigura un procentaj din alimentarea de tensiune din primar în sarcina sa din secundar. Deci, autotransformatorul are miezul magnetic obișnuit, dar are numai o înfășurare, care este comună atât circuitului primar, cât și celui secundar.

Prin urmare, într-un autotransformator, înfășurările din primar și din secundar sunt legate între ele atât electric, cât și magnetic. Principalul avantaj al acestui tip de transformator este acela că acesta poate fi făcut mult mai ieftin pentru aceeași putere nominală VA, dar cel mai mare dezavantaj al lui este acela că el nu are izolația înfășurărilor primar/secundar ale unui transformator convențional cu două înfășurări.

Secțiunea de înfășurare desemnată ca primar a înfășurării este conectată la sursa de alimentare cu curent alternativ, partea de secundar fiind parte a acestei înfășurări din primar. Un autotransformator poate fi utilizat pentru a mări tensiunea de alimentare în sus sau în jos prin inversarea conexiunilor. Dacă primarul este toată înfășurarea și este conectat la o sursă de alimentare, iar circuitul secundar este conectat doar pe o porțiune a înfășurării, atunci tensiunea din secundar este "coborâtă" așa cum se arată.

Schema autotransformatorului

Când curentul din primar IP circulă prin singura înfășurare în direcția săgeții, așa cum este arătat, curentul din secundar IS, circulă în direcția opusă. Prin urmare, în porțiunea care generează tensiunea în secundar VS, curentul care circulă spre ieșire este diferența dintre IP și IS.

Autotransformatorul poate fi construit cu mai multe puncte de priză. Autoransformatoarele pot fi utilizate pentru a furniza diferite puncte de tensiune de-a lungul înfășurării sale sau pentru a-și crește tensiunea furnizată în raport cu tensiunea de alimentare VP, așa cum se arată.

Autotransformator cu prize multiple

Metoda standard pentru marcarea unei înfășurări de autotransformator este etichetarea acesteia cu majuscule. De exemplu: A, B, Z, etc. pentru a identifica capătul alimentării. În general, conexiunea neutră comună este marcată cu N sau n. Pentru prizele din secundar, sunt utilizate numere sufix pentru toate punctele de conectare de-a lungul înfășurării primar a transformatoarelor auto. Aceste numere încep, în general, la numărul 1 și continuă în ordine ascendentă pentru toate punctele de conectare, după cum se arată.

Marcarea terminalelor unui autotransformator

Un autotransformator este utilizat în principal pentru reglarea tensiunilor de linie, pentru a-și schimba valoarea sau pentru a o menține constantă. Dacă reglarea tensiunii este cu o cantitate mică, fie în sus, fie în jos, atunci raportul transformatorului este mic deoarece VP și VS sunt aproape egale. Curenții IP și IS sunt de asemenea aproape egali.

Prin urmare, porțiunea de înfășurare care traversează diferența dintre cei doi curenți poate fi realizată cu o dimensiune mult mai mică a conductorului, deoarece curenții sunt mult mult mai mici, deci cost mai mic decât pentru un transformator echivalent cu două înfășurări.

Totuși, reglajul, inductanța de scăpări și mărimea fizică (deoarece nu există o a doua înfășurare) a unui autotransformator pentru o valoare nominală VA sau KVA sunt mai mici decât pentru un transformator clasic.

Autotransformatoarele sunt, în mod evident, mult mai ieftine decât transformatoarele convenționale de aceeași putere VA. Atunci când se decide cu privire la utilizarea unui autotransformator este obișnuit să se compare costul acestuia cu cel al unui tip convențional echivalent.

Aceasta se face prin compararea cantității de cupru salvată în bobină. Dacă raportul "n" este definit ca raportul dintre tensiunea mai mică și tensiunea mai mare, se poate arăta că economia în cupru este: n.100% . De exemplu, economisirea cuprului pentru cele două autotransformatoare ar fi:

Exemplul nr. 1 de autotransformator

Un autotransformator este necesar pentru a ridica o tensiune de la 220 volți la 250 de volți. Numărul total de spire pe bobina principală a transformatorului este 2000. Determinați poziția punctului de priză în primar, curenții în primar și secundar, când ieșirea este evaluată la 10 KVA și se face economie de cupru.

Astfel, curentul în primar este de 45,4 A, curentul în secundar absorbit de sarcină este de 40 A și 5,4 A circulă prin înfășurarea comună. Economia de cupru este de 88%.

Dezavantajele unui autotransformator

• Principalul dezavantaj al unui autotransformator este acela că el nu are izolația primar- secundar a unui transformator convențional dublu înfășurat. Atunci, un autotransformator nu poate fi folosit în siguranță pentru coborârea tensiunilor mai mari la tensiuni mult mai mici, adecvate pentru sarcini mai mici.

• Dacă înfășurarea pe partea secundarului devine circuit-deschis (se întrerupe), curentul nu mai circulă prin primar, oprind acțiunea transformatorului, rezultând aplicarea pe bornele secundarului a tensiunii totale din primar.

• Dacă circuitul secundar suferă o stare de scurtcircuit, curentul din primar rezultat ar fi mult mai mare decât la un transformator convențional, datorită legăturii de flux crescute, care poate distruge autotransformatorul.

• Deoarece conexiunea neutră este comună atât pentru înfășurarea primar, cât și pentru secundar, împământarea înfășurării din secundar pune în mod automat Pământul la primar, deoarece nu există o izolare între cele două înfășurări. Transformatoarele cu două înfășurări sunt uneori folosite pentru a izola echipamentele de pământ.

Autotransformatorului are multe utilizări și aplicații, inclusiv pornirea motoarelor asincrone, folosite pentru a regla tensiunea liniilor de transport și pot fi utilizate pentru a transforma tensiuni atunci când raportul primar la secundar este aproape de unitate.

Un autotransformator poate fi de asemenea realizat din transformatoare convenționale cu două înfășurări prin conectarea în serie a înfășurărilor din primar și secundar și în funcție de modul de conectare, tensiunea din secundar se poate adăuga la sau se poate scădea din tensiunea primarului.

Autotransformatorul variabil

Pe lângă faptul că are un secundar fixat ​​sau cu prize care produce o ieșire de tensiune la un anumit nivel, există o altă aplicație utilă a tipului de autotransformator care poate fi utilizat pentru a produce o tensiune variabilă AC de la o sursă de tensiune fixă ​​AC. Acest tip de autotransformator variabil este utilizat în general în laboratoare și laboratoare științifice în școli și colegii și este cunoscut mai frecvent ca Variac.

Construcția unui autotransformator variabil, sau variac, este aceeași ca și pentru tipul fixat. O singură bobină primar, înfășurată în jurul unui miez magnetic laminat, este utilizată ca și în autotransformator, dar în loc să fie fixată la un punct predeterminat de priză, tensiunea din secundar este conectată printr-o perie de cărbune.

Această perie de cărbune este rotită sau lăsată să alunece de-a lungul unei secțiuni expuse a înfășurării primare, făcând contact cu ea în timp ce se deplasează, furnizând nivelul necesar de tensiune.

Atunci, un autotransformator variabil conține o priză variabilă sub forma unei perii de cărbune care alunecă în sus și în jos pe înfășurarea primară și controlează lungimea înfășurării din secundar și, prin urmare, tensiunea de ieșire din secundar este complet variabilă de la tensiunea primară la zero volți.

Autotransformatorul variabil este de obicei proiectat cu un număr semnificativ de înfășurări primare pentru a produce o tensiune în secundar care poate fi reglată de la câteva volți la fracțiuni de volți per turație. Acest lucru se realizează deoarece peria de cărbune sau glisorul este întotdeauna în contact cu una sau mai multe spire ale înfășurării primare. Deoarece spirele bobinei primare sunt distanțate uniform pe lungimea lor, tensiunea de ieșire devine proporțională cu rotația unghiulară.

Autotransformator variabil

Putem observa că variacul poate regla tensiunea pe sarcină fără probleme, de la zero la tensiunea de alimentare nominală. Dacă tensiunea de alimentare a fost conectată într-un anumit punct de-a lungul înfășurării primare, atunci potențial tensiunea de ieșire din secundar ar putea fi mai mare decât tensiunea reală de alimentare. Autotransformatoarele variabile pot fi de asemenea utilizate pentru diminuarea luminilor și atunci când sunt utilizate în acest tip de aplicație, acestea sunt uneori numite "dimmerstats".

Variacul este foarte util în atelierele și laboratoarele electrice și electronice, deoarece poate fi folosit pentru a furniza o sursă de alimentare variabilă. Dar trebuie acordată atenție la o protecție cu siguranțe adecvate, pentru a vă asigura că o tensiune de alimentare mai mare nu este prezentă la bornele secundare în condiții de defecțiune.

Autotransformatorul are multe avantaje față de transformatoare convenționale cu înfășurări duble. Ele sunt, în general, mai eficiente pentru aceeași putere nominală VA, sunt mai mici și, având în vedere că au nevoie de mai puțin cupru în construcția lor, costul lor este mai mic comparativ cu transformatoarele cu înfășurări duble de aceeași putere VA. De asemenea, pierderile în miez și cupru I2R, sunt mai scăzute, datorită rezistenței și reactanței de scăpări mai mici, oferind o reglare superioară a tensiunii decât transformatorul echivalent.

În următorul tutorial despre Transformatoare ne vom uita la o altă schemă de transformator care nu are o înfășurare primară în jurul miezului său. Acest tip de transformator este denumit în mod obișnuit transformator de curent și este utilizat pentru a alimenta ampermetre și alți indicatori de putere electrică.