Cách hoạt động của Autotransformer - Cách chế tạo

Máy biến áp tự ngẫu là máy biến điện chỉ bao gồm một cuộn dây đơn, liên tục, không cách ly, có các đầu nối tiếp xúc qua các điểm khác nhau của cuộn dây. Phần cuộn dây giữa các vòi tương ứng với nguồn điện xoay chiều được áp dụng với nguồn điện xoay chiều chính, trong khi các vòi còn lại được sử dụng để nhận điện áp đầu ra mong muốn, phù hợp với tỷ lệ cuộn dây của chúng.

Các điện áp đầu ra này có thể dao động từ các mức cao hơn nguồn cung cấp đầu vào và thấp hơn nguồn điện AC đầu vào, tùy thuộc vào tỷ lệ vòng quay của cuộn dây trên các điểm chạm liên quan ..

Từ 'tự động', được lấy cảm hứng từ thuật ngữ tiếng Hy Lạp 'tự' liên quan đến hoạt động của một cuộn dây quấn đơn lẻ trên toàn bộ máy biến áp, mà không liên quan đến bất kỳ loại cơ chế tự động nào.

Trong máy biến áp tự ngẫu, các phần có nấc điều chỉnh của một cuộn dây liên tục duy nhất có chức năng như cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp.

Sự khác biệt giữa Máy biến áp tự động và Máy biến áp bậc xuống

Thông thường, trong bất kỳ máy biến áp hạ cấp tiêu chuẩn nào, chúng ta tìm thấy hai cuộn dây quấn hoàn toàn riêng biệt ở dạng cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được cách ly về điện, nhưng được ghép từ tính với nhau, như hình dưới đây.

Ở đây, tỷ số của cuộn dây trên cuộn sơ cấp và thứ cấp quyết định lượng điện áp và dòng điện truyền giữa hai đầu cuộn dây thông qua cảm ứng từ.

Có nghĩa là, nếu giả sử cuộn sơ cấp có số vòng dây nhiều hơn cuộn thứ cấp 10 lần thì nguồn điện xoay chiều 220 V ở cuộn sơ cấp sẽ gây ra điện áp hạ bậc giảm xuống 10 lần trên cuộn thứ cấp, bằng 220 V / 10 = 22 V.

Tương tự, nếu dòng điện xoay chiều 22 V được đặt vào thứ cấp, sẽ tạo ra một nấc tăng 220 V tạo ra ở phía sơ cấp.

Trái ngược với điều này, trong máy biến áp tự ngẫu có một cuộn dây liên tục duy nhất được chia thành các nấc điều chỉnh điện áp khác nhau, xác định các mức điện áp khác nhau trên toàn bộ cuộn dây, như hình dưới đây.

Tất cả các nấc điều chỉnh này không được cách ly về điện, nhưng có thể được cung cấp năng lượng từ tính giống như máy biến áp tiêu chuẩn của chúng tôi, cho phép chia sẻ lượng điện áp và dòng điện tương ứng trên các phần, tùy thuộc vào tỷ lệ của cuộn dây giữa các nấc điều chỉnh.

Làm thế nào để tạo một Autotransformer

Một máy biến áp tự động có thể được chế tạo bằng cách sử dụng các tính toán tương tự như đã thực hiện đối với máy biến áp hạ bậc thông thường, ngoại trừ phía thứ cấp.

Trên thực tế, việc chế tạo một máy biến áp tự động dễ hơn nhiều so với máy biến áp tiêu chuẩn, vì ở đây chúng ta có thể loại bỏ cuộn dây thứ cấp và sử dụng một cuộn dây sơ cấp 300 V hoặc 400 V liên tục.

Vì vậy, về cơ bản, hãy làm theo tất cả các bước được giải thích trong bài viết sau, chỉ cần bỏ qua các tính toán phụ và chỉ thực hiện các tính toán phụ 220 V sơ cấp.

Chi tiết quanh co

Sử dụng 400 V cho vôn chính và 1 amp cho dòng điện. Sau khi quấn, bạn có thể gắn các vòi trên các khoảng thời gian khác nhau của cuộn dây để có được điện áp tăng hoặc giảm mong muốn.

Ưu điểm và nhược điểm của máy biến áp tự động

Trong cuộn dây của máy biến áp tự động, chúng ta thường có tối thiểu 3 vòi được kết thúc bằng điện làm đầu ra.

Do thực tế là một cuộn dây có chức năng cả sơ cấp và thứ cấp, máy biến áp tự ngẫu có lợi thế hơn là có kích thước nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn và giá cả phải chăng hơn so với máy biến áp bước xuống thông thường cuộn đôi thông thường.

Tuy nhiên, nhược điểm của máy biến áp tự động xuất phát từ thực tế là không có đầu ra cuộn dây nào của nó được cách ly về điện với nguồn điện xoay chiều và có thể gây ra điện giật chết người khi chạm vào trong điều kiện BẬT được chuyển đổi.

Trong số các ưu điểm khác của máy biến áp tự động là giảm điện kháng rò rỉ, giảm tổn thất, dòng điện kích thích thấp hơn và định mức VA nâng cao cho bất kỳ kích thước và khối lượng hiện có nào.

Ứng dụng

Một ví dụ điển hình về ứng dụng máy biến áp tự động là bộ chuyển đổi điện áp của khách du lịch, cho phép khách du lịch kết nối các thiết bị 230 V trên nguồn cung cấp 120 vôn hoặc ngược lại.

Một máy biến áp tự động có một số vòi đầu ra có thể được sử dụng để điều chỉnh điện áp ở cuối mạch phân phối mở rộng nhằm chống lại bất kỳ sự sụt giảm điện áp dư thừa nào. Tình huống tương tự có thể được kiểm soát tự động thông qua một mạch chuyển mạch điện tử.

Điều này thường được thực hiện thông qua AVR hoặc bộ điều chỉnh điện áp tự động, tự động chuyển đổi các vòi khác nhau của máy biến áp tự động thông qua các rơ le hoặc triac, để bù đầu ra theo sự thay đổi của điện áp đường dây.

Làm thế nào nó hoạt động

Như đã thảo luận ở trên, một máy biến áp tự động chỉ bao gồm một cuộn dây với 2 đầu cuối.

Có thể có một hoặc nhiều thiết bị đầu cuối ở giữa làm điểm nhấn để nhận điện áp tăng / giảm trên các điểm nhấn. Trong máy biến áp tự ngẫu, chúng ta thấy phần cuộn dây sơ cấp (đầu vào) và thứ cấp (đầu ra) có các lượt chung của chúng.

Đây là phần của cuộn dây được chia sẻ bởi hai cuộn sơ cấp và thứ cấp thường được gọi là 'Phần chung'.

Trong khi đó, phần của cuộn dây kéo dài ra khỏi 'phần chung' này hoặc phần không được chia sẻ giữa phần sơ cấp và thứ cấp thường được gọi là 'Phần nối tiếp'.

Điện áp nguồn (đầu vào) sơ cấp được kết nối qua hai trong số các đầu nối thích hợp, có định mức hoặc thông số kỹ thuật tương ứng với phạm vi nguồn cung cấp đầu vào.

Điện áp thứ cấp (đầu ra) nhận được từ một cặp đầu nối hoặc đầu nối, một đầu cuối cụ thể trong số này thường là chung, cho cả đầu vào và đầu cuối điện áp đầu ra.

Trong máy biến áp tự động, vì toàn bộ cuộn dây đơn đồng nhất với các thông số kỹ thuật của nó, vôn mỗi lượt cũng giống nhau trên tất cả các điểm nhấn. Điều này có nghĩa là, điện áp gây ra trên mỗi phần vòi sẽ tương ứng với số vòng của nó.

Do cảm ứng từ trên cuộn dây và lõi, điện áp và dòng điện sẽ được cộng hoặc trừ tương ứng trên cuộn dây, tùy thuộc vào số vòng.

Ví dụ: các điểm chạm phía dưới sẽ hiển thị điện áp giảm và dòng điện tăng lên khi tham chiếu đến đường nối đất chung, trong khi các điểm chạm phía trên sẽ hiển thị điện áp cao hơn và dòng điện thấp hơn so với đường dây nối đất chung.

Vòi trên cùng trong phần loạt sẽ hiển thị điện áp cao hơn điện áp nguồn đầu vào.

Tuy nhiên, việc chuyển điện đầu vào và đầu ra sẽ giống nhau. Có nghĩa là, tích của điện áp và dòng điện hoặc V x I sẽ luôn bằng nhau đối với phần đầu vào và đầu ra.

Cách tính điện áp và lượt

Vì các tham số điện áp, dòng điện và số vòng dây có bản chất tương xứng, nên công thức tính ampe, điện áp và số vòng dây được điều chỉnh bởi công thức phổ thông đơn giản cho dưới đây:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Hãy xem ví dụ sau. Điều cần thiết là phải có ít nhất hai thông số trong tay, để xác định các thông số còn lại trong khi tính toán autotramsformer.

Ở đây, chúng ta có số vòng và điện áp cho phía sơ cấp hoặc phía đầu vào của máy biến áp tự động, nhưng chúng ta không biết các thông số ở phía đầu ra hoặc phía tải.

Bây giờ, giả sử chúng ta muốn vòi N7 ở phía đầu ra tạo ra 300 V AC, thông qua đầu vào 220 V AC. Do đó, chúng ta có thể tính toán theo cách đơn giản sau:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 lượt.

Điều này ngụ ý rằng nếu cuộn dây N7 có 681 vòng, nó sẽ tạo ra 300 V cần thiết, khi sử dụng đầu vào 220 V AC.

Tương tự, nếu chúng ta muốn cuộn dây N2 tạo ra điện áp 24 V, thì số vòng dây của phần điều chỉnh này có thể được tính theo cùng một công thức:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 lượt

Cách tính xếp hạng hiện tại

Để tính toán thông số dòng điện của phía đầu ra của máy biến áp tự động, chúng ta cũng phải biết thông số dòng điện của cuộn dây phía 220 V. Giả sử đây là 2 amp, thì dòng điện qua cuộn dây N7 có thể được tính bằng công thức công suất cơ bản sau:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

I7 = 220 x 2/300 = 440/300 = 1,46 amps.

Điều này cho thấy rằng trong máy biến áp tự ngẫu, hoặc bất kỳ loại máy biến áp nào, công suất đầu ra lý tưởng là gần như bằng công suất đầu vào.

Cách chuyển đổi máy biến áp thông thường thành máy biến áp tự động

Như đã thảo luận trong các đoạn trước của bài viết này, một máy biến áp thông thường kết hợp hai cuộn dây riêng biệt được cách ly về điện, tạo thành các phía sơ cấp và thứ cấp tương ứng.

Vì hai bên cuộn dây được cách ly về điện, nên không thể tạo ra điện áp nguồn AC bậc lên và bậc xuống tùy chỉnh từ các máy biến áp này, không giống như máy biến áp tự động.

Tuy nhiên, với một sửa đổi nhỏ trong thiết bị, một máy biến áp thông thường ở một mức độ khá có thể được chuyển đổi thành máy biến áp tự động. Đối với điều này, chúng ta chỉ cần kết nối dây bên sơ cấp với dây bên thứ cấp ở định dạng s như thể hiện trong sơ đồ sau:

Ở đây, chúng tôi tìm thấy một máy biến áp bước xuống 25-0-25 V / 220 V thông thường được chuyển đổi thành một máy biến áp tự động nhỏ tiện dụng, chỉ đơn giản bằng cách nối các dây thứ cấp / sơ cấp có liên quan.

Khi các dây được kết nối theo cách được hiển thị, bộ biến áp tự động được sửa đổi cho phép người dùng có được nguồn điện cấp lên 220 + 25 = 245 AC V hoặc nguồn điện cấp xuống 220 - 25 = 195 AC V từ các đầu ra có liên quan.