Jak działa elektryczny autotransformator?
Elektryczny autotransformator to rodzaj transformatora, który ma jedno uzwojenie z wieloma zaczepami napięciowymi. Działa w oparciu o zasady indukcji elektromagnetycznej.
Technologia autotransformatorów Kiedy prąd przemienny (AC) jest przykładany do pierwotnej strony autotransformatora, tworzy on pole magnetyczne w uzwojeniu. To pole magnetyczne indukuje napięcie w uzwojeniu, które jest następnie przenoszone na stronę wtórną. Strona pierwotna i wtórna autotransformatora dzielą część uzwojenia. Napięcie jest przekształcane przez stosunek liczby zwojów między stroną pierwotną i wtórną. Dotykając różnych sekcji uzwojenia, autotransformator może regulować stosunek napięcia.
Przykład: jeśli strona pierwotna ma dwa razy więcej zwojów niż strona wtórna, napięcie wtórne będzie równe połowie napięcia pierwotnego. W przypadku operacji obniżania napięcia strona pierwotna jest podłączona do zaczepu o wyższym napięciu, podczas gdy strona wtórna jest podłączona do zaczepu o niższym napięciu. Zmniejsza to napięcie po stronie wtórnej w porównaniu do strony pierwotnej.
Zalety technologii autotransformatorowej
Autotransformator ma pewne zalety w porównaniu z tradycyjnym transformatorem. Jest ogólnie bardziej wydajny, ponieważ moc jest przenoszona bezpośrednio między stroną pierwotną i wtórną przez wspólne uzwojenie. Ponadto jest zwykle mniejszy, lżejszy i tańszy niż konwencjonalny transformator z oddzielnymi uzwojeniami dla strony pierwotnej i wtórnej. Dzięki wspólnemu uzwojeniu nie ma izolacji galwanicznej między stroną pierwotną i wtórną. Istnieje bezpośrednie połączenie elektryczne między stroną pierwotną i wtórną, co oznacza, że jeśli usterka wystąpi po jednej stronie, może to mieć wpływ na drugą stronę.
Indukcja elektromagnetyczna
Transformatory elektryczne wykorzystują indukcję elektromagnetyczną do przesyłania energii elektrycznej między różnymi poziomami napięcia. Autotransformator składa się ze wspólnego uzwojenia, które służy zarówno jako uzwojenie pierwotne, jak i wtórne. Uzwojenie jest podzielone na różne sekcje, a każda sekcja jest podłączona do kranu. Punkty zaczepienia pozwalają na zmiany stosunku napięcia.
Indukcja elektromagnetyczna to zjawisko, w wyniku którego zmienne pole magnetyczne indukuje prąd elektryczny w przewodniku. Została po raz pierwszy odkryta przez Michaela Faradaya na początku XIX wieku i jest podstawową zasadą elektromagnetyzmu. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, gdy zmienia się pole magnetyczne w przewodniku, w przewodniku indukowana jest siła elektromotoryczna (EMF). To indukowane pole elektromagnetyczne prowadzi następnie do generowania prądu elektrycznego, jeśli istnieje zamknięta ścieżka przewodząca. Proces indukcji elektromagnetycznej można podsumować w następujący sposób:
- Zmieniające się pole magnetyczne: Kiedy pole magnetyczne przechodzące przez przewodnik zmienia siłę lub kierunek, tworzy zmienny strumień magnetyczny.
- Indukowane pole elektromagnetyczne: zmieniający się strumień magnetyczny przepływający przez przewodnik indukuje siłę elektromotoryczną (EMF) lub napięcie na przewodzie. SEM jest proporcjonalne do szybkości zmian strumienia magnetycznego.
- Prąd elektryczny: Jeśli przewodnik tworzy zamkniętą pętlę lub jest podłączony do kompletnego obwodu, indukowana siła elektromotoryczna powoduje przepływ ładunków elektrycznych, w wyniku czego powstaje prąd elektryczny.