¿Qué es un autotransformador?
Características
1) Porque la capacidad calculada del autotransformador es menor que la capacidad nominal. Por lo tanto, bajo la misma capacidad nominal, el tamaño principal del autotransformador es más pequeño y los materiales efectivos (láminas de acero al silicio y alambres de acero al silicio) y materiales estructurales (acero) también se reducen en consecuencia, reduciendo así el costo. La reducción de materiales efectivos da como resultado una reducción correspondiente en las pérdidas de cobre y hierro, lo que hace que el autotransformador sea más eficiente. Al mismo tiempo, debido a la reducción de las dimensiones principales y la reducción de masa, se puede fabricar un solo transformador de mayor capacidad dentro de las condiciones de transporte permitidas. Pero normalmente en los autotransformadores solo k≤2, las ventajas anteriores son obvias.
(2) Dado que el valor estandarizado de la impedancia de cortocircuito del autotransformador es menor que el del transformador de doble devanado, la tasa de cambio de voltaje es pequeña, pero la corriente de cortocircuito es mayor.
(3) Dado que las partes primaria y secundaria del autotransformador están en contacto directo con la electricidad, cuando el lado de alto voltaje tiene sobretensión, causará una sobretensión severa en el lado de bajo voltaje. . Para evitar este peligro, los devanados primario y secundario deben estar equipados con pararrayos. No piense que los devanados primario y secundario están conectados en serie. El devanado primario se ha instalado y el devanado secundario se puede omitir.
(4) En general transformadores. El punto neutro del regulador de tensión bajo carga suele estar conectado a tierra, de modo que el nivel de tensión del regulador de tensión puede ser inferior al del regulador de tensión del lado de la red. El lado de regulación de voltaje del punto neutro del autotransformador provocará el llamado problema de regulación de voltaje asociado. Por lo tanto, cuando se requiere que el autotransformador regule el voltaje en carga, solo puede usarse para la regulación de voltaje del lado de línea.
Ventajas
La relación de transformación del autotransformador en el arrancador reductor es fija, mientras que la relación de transformación del regulador de tensión de contacto es variable. En comparación con los transformadores ordinarios de la misma capacidad, los autotransformadores tienen las ventajas de una estructura simple, menos materiales y un tamaño pequeño. Es especialmente económico cuando la relación de transformación es cercana a 1, por lo que se usa ampliamente en transformadores de transmisión de alta potencia con voltajes similares. Además, también se usa ampliamente en el arranque reductor de motores asíncronos de más de 10 kilovatios. Sin embargo, dado que el devanado primario y el devanado secundario están enrollados juntos y existe una conexión eléctrica, no es adecuado para su uso en algunos casos, especialmente no puede usarse como transformador de carga ligera para accionamiento. Por lo tanto, en comparación con los transformadores ordinarios de dos devanados, los autotransformadores tienen las siguientes ventajas.
1) Menos consumibles y bajo coste. Dado que la cantidad de láminas de acero al silicio y alambre de cobre utilizados en el devanado del transformador es equivalente a la fuerza electromotriz inducida nominal y a la corriente nominal, es decir, equivalente a la capacidad del devanado, la capacidad del devanado del autotransformador se reduce y el material consumido Se reduce y el costo es bajo.
2) Alta eficiencia de pérdidas. Debido al uso reducido de alambres de cobre y láminas de acero al silicio, bajo la misma densidad de corriente y densidad de flujo magnético, la pérdida de cobre y la pérdida de hierro del autotransformador se reducen en comparación con el transformador de dos devanados, por lo que la eficiencia es mayor.
3) Fácil de transportar e instalar. Porque es más ligero, más pequeño y ocupa menos espacio que un transformador de doble devanado de la misma capacidad.
4) Mejorar la capacidad última de fabricación de transformadores. La capacidad máxima de fabricación de un transformador generalmente está limitada por las condiciones de transporte. En las mismas condiciones de transporte, la capacidad de fabricación de un autotransformador puede ser mayor que la de un transformador de dos devanados.
Desventajas
El uso de autotransformadores en sistemas eléctricos también puede tener efectos adversos. Sus desventajas son las siguientes:
1) Aumenta la corriente de cortocircuito del sistema eléctrico.
Debido a que existen conexiones eléctricas entre los devanados de alta y media tensión del autotransformador, su impedancia de cortocircuito es sólo el doble del cuadrado de un transformador ordinario de dos devanados (1-k/1) del mismo. capacidad, por lo que se utiliza en sistemas de energía. El autotransformador aumentará significativamente la corriente de cortocircuito trifásico. Y debido a que el punto neutro del autotransformador debe estar directamente conectado a tierra, la corriente de cortocircuito monofásica del sistema aumentará considerablemente, a veces incluso superando la corriente de cortocircuito trifásica.
2) Provoca ciertas dificultades en la regulación de tensión.
Se produce principalmente por la conexión eléctrica de sus devanados de alta y media tensión. Puede haber tres formas de regular el voltaje del autotransformador. La primera es instalar un regulador de voltaje cargado en el devanado del autotransformador. cambiar la posición del regulador de voltaje; el segundo es instalar transformadores adicionales en líneas de alta y media tensión. Estos tres métodos no solo son difíciles de fabricar y antieconómicos, sino que también tienen deficiencias en el funcionamiento (como afectar el voltaje del tercer devanado) y el efecto de la solución no es ideal.
3) Complica la protección contra sobretensiones de los devanados.
Debido a la conexión de autoacoplamiento de los devanados de alta y media tensión, cuando cualquiera de los lados cae en una onda de choque de rayo con una amplitud equivalente al nivel de aislamiento del devanado, la amplitud del otro lado puede exceder el aislamiento. nivel de la onda de choque de sobretensión. Para evitar este fenómeno se debe instalar un juego de pararrayos tipo válvula en los extremos de salida de ambos lados de alta y media tensión.
4) La protección del relé es complicada.
Aunque los autotransformadores tienen ciertas deficiencias, los países todavía otorgan gran importancia a la aplicación de los autotransformadores. Esto se relaciona principalmente con el desarrollo de sistemas de energía hacia una gran capacidad y alto voltaje a medida que aumenta la capacidad, a medida que aumenta el voltaje. aumenta, las ventajas del autotransformador se vuelven más significativas.
Ámbito de aplicación
Los autotransformadores se pueden utilizar sin aislamiento primario y secundario. Tienen las ventajas de tamaño pequeño, bajos consumibles y alta eficiencia. Los reguladores de voltaje de CA (rotación manual) comunes, los transformadores en los reguladores de voltaje de CA domésticos pequeños, las cajas de arranque reductor en los autotransformadores de motores trifásicos, etc. son ejemplos de aplicaciones de autotransformadores.