Zalety i wady autotransformatorów

Autotransformator to rodzaj transformatora, w którym znajduje się tylko jedno uzwojenie będące jednocześnie pierwotnym i wtórnym. W ten sposób urządzenie ma nie tylko połączenie magnetyczne, ale też elektryczne. Stosuje się je wtedy, gdy zachodzi potrzeba transformacji napięcia z niewielką przekładnią. Jakie konsekwencje niesie ze sobą ich budowa?

Transformatory kontra autotransformatory

Tradycyjne transformatory mają niepołączone ze sobą uzwojenia pierwotne i wtórne. Przekazywanie energii powstaje przez obecność pola magnetycznego. Natomiast połączone uzwojenie autotransformatora ma trzy lub więcej zacisków. Po ich podłączeniu można uzyskać różne wskaźniki poziomu napięcia. W jednym lub dwóch blokach w warunkach niskich przekładni autotransformatory wykazują wyższą sprawność. Do tego są lżejsze i tańsze niż tradycyjne transformatory. Autotransformatory mają prostą i intuicyjną konstrukcję. Wydajną komunikację elektromagnetyczną i elektryczną zapewnia obecność jednego uzwojenia z wyprowadzeniami. Autotransformatory charakteryzują się współczynnikiem stosunku mocy do wielkości urządzenia lepszym niż tradycyjne transformatory. Nie są one jednak tak samo wszechstronne. Nie można ich stosować przy zasilaniu sieci dystrybucyjnej 220 V z napięciem 6000 V.

Rodzaje autotransformatorów

Autotransformatory elektroenergetyczne przeważnie pracują ze stałą przekładnią lub zmienianą skokowo przez odczepy. W laboratoriach używa się autotransformatorów z płynną regulacją z uzwojeniem nawiniętym na toroidalnym rdzeniu. Zmiana przekładni następuje przez przesuwanie szczotki węglowej, która przymocowana jest do odpowiedniego pokrętła. Dzięki temu regulacja napięcia przebiega płynnie w zakresie 0%-130% napięcia zasilania lub rzadziej 90%-110%. Innym rodzajem są trójfazowe autotransformatory, które są zbudowane z trzech urządzeń jednofazowych. Szczotki każdego z nich są przymocowane do tego samego elementu obracającego. Można więc jednocześnie regulować napięcie we wszystkich fazach. Najczęściej spotykane są autotransformatory jedno i trójfazowe z odczepami oraz autotransformatory z płynną regulacją napięcia wyjściowego.

Zestawienie zalet i wad

Autotransformatory są stosowane m.in. ze względu na oszczędność materiałów, które są potrzebne do ich budowy. Produkcja rdzenia zużywa niewielką ilość stali, natomiast zwoje potrzebują miedzi w zmniejszonych proporcjach. Konstrukcja jest prosta, nieduża i dzięki temu także przystępna cenowo dla przeciętnego konsumenta. Wpływa to również na łatwiejszy transport. Maksymalna wydajność sięga nawet 99%. Niska ilość strat sprawia, że autotransformator nazywany jest transformatorem oszczędnym. Do zalet należą także najmniejsze zmiany napięcia w warunkach zmiany obciążenia, wystarczająca moc użyteczna oraz częściowe przekazywanie energii za pomocą połączeń elektrycznych. Najważniejszą wadą autotransformatora jest niska rezystancja zwarciowa, a także przenoszenie wyższego napięcia do sieci przy małych prędkościach. Zaburzenia powstałe po stronie wtórnej przenoszą się bezpośrednio, czyli galwanicznie, a nie przez sprzężenia magnetyczne. Obwód niskiego napięcia jest zależny od obecności wystarczającego poziomu w sieci. W celu zapobiegania awariom stosuje się specjalne obwody.