Як працює автотрансформатор?
Автотрансформатор - це тип трансформатора, який має одну обмотку з кількома відводами напруги. Його робота заснована на принципах електромагнітної індукції.
Коли змінний струм (AC) від зовнішнього джерела подається на первинну обмотку автотрансформатора, він створює в ній магнітне поле, яке індукує напругу, що передається потім на вторинну обмотку. Первинна та вторинна обмотки автотрансформатора мають різну кількість витків мідного дроту, але електрично з'єднані між собою. Сила напруги може змінюватись завдяки співвідношенню числа витків первинної і вторинної обмоток. Підключаючись до різних виводів обмотки, автотрансформатор може регулювати силу напруги.
Автотрансформатори можуть бути як знижувальними, так і такими, що підвищують напругу. Приклад: якщо первинна обмотка має вдвічі більше витків, ніж вторинна, то відповідно вторинна напруга буде вдвічі меншою за первинну. При знижувальному режимі первинна обмотка під'єднується до відводу високої напруги, а вторинна обмотка - до відводу низької напруги. Це зменшує напругу на вторинній обмотці порівняно з первинною.
Переваги технології автотрансформатора
Автотрансформатор має деякі переваги порівняно з традиційним трансформатором. Він, як правило, більш ефективний, оскільки напруга передається безпосередньо між первинною і вторинною обмотками через загальну обмотку. Крім того, він зазвичай менший, легший і дешевший, ніж звичайний трансформатор з окремими обмотками. Завдяки ділянці спільної обмотки відсутня гальванічна розв'язка між первинною та вторинною обмотками - існує пряме електричне з'єднання між обмотками, що означає, що якщо несправність (пробій) виникає на одному боці, висока напруга може потрапити на інший бік із нижчою напругою та вивести з ладу під'єднані до нього пристрої.
Електромагнітна індукція
Електричні трансформатори використовують електромагнітну індукцію для передачі електричної енергії між різними рівнями напруги. Автотрансформатор має загальну частину обмотки, яка служить як первинною, так і вторинною обмоткою. Обмотка розділена на різні секції, і кожна секція під'єднана до відводу, що дає змогу змінювати напругу.
Електромагнітна індукція - це явище, коли змінне магнітне поле викликає електричний струм у провіднику. Вона була вперше відкрита Майклом Фарадеєм на початку 19 століття і є фундаментальним принципом електромагнетизму. Згідно із законом електромагнітної індукції Фарадея, коли магнітне поле змінюється через провідник, у ньому індукується електрорушійна сила (ЕРС). Ця індукована ЕРС призводить до виникнення електричного струму за наявності замкнутого провідного контуру. Процес електромагнітної індукції можна коротко описати таким чином:
- Зміна магнітного поля: коли магнітне поле, що проходить через провідник, змінює силу або напрямок, воно створює змінний магнітний потік.
- Індукована ЕРС: змінний магнітний потік через провідник викликає електрорушійну силу (ЕРС) або напругу в провіднику. ЕРС пропорційна швидкості зміни магнітного потоку.
- Електричний струм: Якщо провідник утворює замкнутий контур або під'єднаний до повного кола, індукована ЕРС спричиняє рух електричних зарядів, що призводить до виникнення електричного струму.