اتوترانسفورماتور

در مواردی که از اتوترانسفورماتور به عنوان وسیله حفاظتی(ترانسفورماتور جداکننده و ترانسفورماتور ولتاژ کم) استفاده نمی شود یا اصلا الزامی برای جدابودن سیم پیچ های اولیه و ثانویه آن وجود ندارد.مانند ترانسفورماتورهای راه اندازی موتورهای آسنکرون می توان از اتوترانسفورماتور استفاده کرد.به علت صرفه جویی در حجم آهن هسته و همچنین مقدار سیم مصرفی،به این ترانسفورماتورها،ترانسفورماتور صرفه ای نیز گفته می شود.

تفاوت ترانسفورماتورهای معمولی با اتوترانسفورماتور

ولتاژ و جریان اتوترانس

در این است که ترانسفورماتورهای معمولی دو سیم پیچ اولیه و ثانویه مجزا از یکدیگر دارند اما در اتوترانسفورماتور سیم پیچ مربوط به ولتاژ    کم تر حذف شده است و به جای آن قسمتی از سیم پیچ مربوط به ولتاژ بیشتر استفاده می شود.

در شکل 5-1-الف یک ترانسفورماتور با دو سیم پیچ جداگانه و در شکل 5-1-ب همان ترانسفورماتور با سیم پیچ های مشترک نشان داده شده است.

در این شکل،ولتاژ اولیه از ولتاژ ثانویه بیشتر است.در شکل 5-1-پ اتوترانسفورماتوری را می بینید

که ولتاژ ثانویه آن از ولتاژ اولیه اش بیشتر است.

در اتوترانسفورماتور،دو سیم پیچ از نظر الکتریکی با یکدیگر در ارتباط اند و لذا نمی توان از آن ها به عنوان ترانسفورماتور حفاظت استفاده نمود،حتی در ولتاژهای کم استفاده کرد.

قدرتی که هسته آهن اتوترانسفورماتور برمبنای آن حساب می شود،با قدرت خروجی یا ورودی تفاوت دارد و از آن ها کمتر است.محاسباتی که در این جا بیان می شود تنها برای بدست آوردن قدرتی است که برای محاسبه هسته از آن استفاده نمود.به این قدرت در اصطلاح قدرت تیپ ترانسفورماتور می گویند وآن را با PT نمایش می دهیم.قدرت خروجی اتوترانسفورماتور برابر است با P2=U2*I2  که آن را می توان با قدرت ورودی تقریبا برابر گرفت.

همان طور که در شکل 5-1-ب مشاهده می کنید از قسمت u-v سیم پیچ که به بار وصل است.

و دارای اختلاف پتانسیل U2 است.جریان I2-I1 و در جهت I2 عبور می کند.

در حالی که از قسمت v-V که دارای اختلاف پتانسیل U1-U2 است،جریان I1 عبور می کند.

بنابراین قسمت u-v سیم پیچ که از آن به عنوان ثانویه نیز استفاده می شود،دارای قدرت ظاهری (U2*(I2-I1 و باقی مانده سیم پیچ یعنی قسمت v-V دارای قدرت ظاهری U1-U2)I1) است.این دو قدرت با یکدیگر برابرند و هسته ی آهن ترانسفورماتور بر مبنای یکی از آن ها محاسبه می شود.

بنابراین:

(Pst=U2(I2-I1)=I1(U1-U2

Ps2=U2*I2

Pst/ Ps2= U2(I2-I1)/ U2*I2 = > Pst=Ps2* I2-I1/I2

Pst/ Ps2= I2(U1-U2)/ U1*I1 = > Pst=Ps2* U1-U2/U1

با استفاده از رابطه ی =P1=U1*I1 P2  نیز می توان نوشت:

اگر U1 از U2 کوچکتر باشد (مانند شکل 5-1-پ) رابطه بالا به صورت زیر درمی آید.

Pst=Ps2* U2-U1/U2

یعنی در اتوترانسفورماتور،نسبت قدرت تیپ به قدرت ورودی برابر نسبت تفاوت اختلاف سطح ها به اختلاف سطح بزرگتر است.بنابراین،هرچه تفاوت دو ولتاژ کمتر باشد،قدرت تیپ نیز کاهش می یابد.

در نتیجه برای ساختن ترانسفورماتور هایی که تفاوت ولتاژ اولیه و ثانویه آن ها کمتر است،استفاده از این روش بسیار با صرفه خواهد بود،زیرا علاوه بر قیمت ارزان،تلفات الکتریکی آن نیز از ترانسفورماتور با دو سیم پیچ جداگانه کمتر خواهد شد.

با مشخص کردن تیپ قدرت ترانسفورماتور و محاسبه ی سطح مقطع آهن از روی آن،سایر محاسبات را می توان بر اساس روش گذشته انجام داد.با این تفاوت که در این جا برای پیدا کردن چگالی جریان از جدول 22- به جای P2،قدرت تیپ(PT) را در نظر می گیریم.

چگالی جریان اتوترانس

مزایای اتوترانسفورماتور نسبت به ترانسفورماتورهای با دو سیم پیچ

  1. درصد تنظیم ولتاژ بهتر
  2. راندمان بیشتر
  3. امپدانس درصد کمتر