Avtotransformatorun ümumi görünüşü

 

 

Avtotransformator adi iki{0}}sarımlı transformatordan fərqlənir, çünki o, həm əsas, həm də ikincil kimi fəaliyyət göstərən tək, davamlı sarğıya malikdir. Bu, unikal və sərfəli hesablama düsturlarına gətirib çıxarır.

Simvolları müəyyən edək:

: İlkin gərginlik və cərəyan

: İkinci dərəcəli gərginlik və cərəyan

N₁: Birincil sarımdakı dönüşlərin ümumi sayı

N₂: İkincil sarımdakı növbələrin sayı (N₁ hissəsidir)

a: Dönüş nisbəti

: Elektromaqnit İnduksiya Gücü (Dolama Tutumu)

: Giriş/Çıxış Görünən Gücü (Götürmə qabiliyyəti)

 

Kateqoriya	Formula	Təsvir
Dönmə nisbəti		Standart transformator ilə eyni tərif
Gərginlik əlaqəsi		Çıxış gərginliyi nisbətlə tərs mütənasibdir
Cari Münasibət		Çıxış cərəyanı nisbətlə birbaşa mütənasibdir
Çıxış Tutumu		Transformator tərəfindən ötürülən ümumi güc
Elektromaqnit tutumu		Transformatorun fiziki ölçüsünü təyin edən güc
Tutum faydası		Əsas Formula: a 1-ə yaxın olduqda fayda ən böyükdür

 

 

 

 

 

Avtotransformatorun üstünlükləri

1.Yüksək Səmərəlilik, Aşağı Zərərlər

• Səbəb:Sarımın bir hissəsi hər iki tərəf üçün ümumi olduğundan, ümumi hissədəki cərəyan eyni güc ötürmə qabiliyyəti üçün yük cərəyanından azdır. Bu, mis itkilərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır (I²R itkiləri).
• Nəticə:Səmərəlilik adətən ekvivalent iki sarımlı transformatordan daha yüksəkdir, xüsusən də dönüş nisbəti (K) 1-ə yaxın olduqda (məsələn, 230V-dan 115V-ə qədər).

2. Aşağı Xərc, Kiçik Ölçü və Yüngül Çəki

• Səbəb:Daha az keçirici materialdan (mis/alüminium) və daha az əsas materialdan (silikon polad) istifadə edərək, ayrıca ikincil sarğı aradan qaldırır.
• Nəticə:Eyni nominal tutum üçün avtotransformator iki dolaqlı transformatordan daha ucuz, kiçik və yüngüldür. Bu, daşınmasını və quraşdırılmasını asanlaşdırır və daha ucuz edir.

3. Əla gərginlik tənzimləmə qabiliyyəti

• Səbəb:Çoxlu kranlar və ya sarım boyunca sürüşmə kontaktı (fırça) təmin etməklə, çıxış gərginliyi asanlıqla və davamlı olaraq tənzimlənə bilər.
• Ərizə:Bu, dəqiq gərginlik nəzarəti tələb edən laboratoriyalarda və tətbiqlərdə geniş istifadə olunan ümumi "variak" və ya dəyişən transformatorun iş prinsipidir.

4. Aşağı Qısa{1}}Dövrə Empedansı və Daha Yaxşı Gərginlik Tənzimlənməsi

• Səbəb:Birincili və ikincili həm elektrik, həm də maqnit olaraq birləşdirilir, nəticədə iki dolaqlı transformatorla müqayisədə daha az sızma reaksiyası- olur.
• Nəticə:Çıxış gərginliyi müxtəlif yük şəraitində daha sabit qalır və üstün gərginlik tənzimlənməsinə gətirib çıxarır.

 

Avtotransformatorun çatışmazlıqları

1. Elektrik izolyasiyasının olmaması (Ən əhəmiyyətli çatışmazlıq)

• Səbəb:İki dolama transformator tərəfindən təmin edilən maqnit izolyasiyasından fərqli olaraq, birincil və ikincil tərəflər birbaşa elektriklə bağlıdır.
• Risklər:

Yüksək{0}}gərginlik tərəfindəki nasazlıq (məsələn, yüksək{3}}gərginlik) birbaşa aşağı gərginlikli tərəfə ötürülə bilər və bu, avadanlıq və personal üçün ciddi təhlükə yarada bilər.

Ümumi sarım pozulursa, tam giriş gərginliyi yükdə görünə bilər, bu da son dərəcə təhlükəlidir.

• Nəticə:Təhlükəsizliyin kritik olduğu tətbiqlərdə əlavə bir izolyasiya transformatoru istifadə edilməlidir ki, bu da onun dəyərini və ölçü üstünlüklərini inkar edir.

2. Daha yüksək -Qısa dövrə cərəyanları

• Səbəb:Aşağı olduğuna görəqısa-dövrə empedansı, ikincil tərəfdəki nasazlıq ekvivalent iki sarımlı transformatordan daha yüksək-qısa dövrə cərəyanı ilə nəticələnəcək.
• Tələb:Bu, transformatorun özündən daha yüksək mexaniki möhkəmlik və istilik dayanıqlığı, həmçinin daha möhkəm və daha yüksək-qırılma qabiliyyətinə malik-müdafiə cihazları (elektron açarlar və qoruyucular kimi) tələb edir.

3. Daha Kompleks Qoruma

• Paylaşılan sarım daxili elektromaqnit əlaqələri iki-dolaqlı transformatordan daha mürəkkəb edir. Bu, mühafizə sistemlərinin (məsələn, diferensial relelərin) konfiqurasiyasını çətinləşdirir, çünki standart həddindən artıq cərəyandan qorunma daxili nasazlıqlar və normal işləmə arasında effektiv fərq yaratmaya bilər.

4. Məhdud növbə nisbəti tətbiqi

• Avtotransformatorun iqtisadi üstünlükləri, adətən 1,2 ilə 2,0 arasında olan kiçik dönüş nisbəti (K) ilə ən çox ifadə edilir. Böyük nisbətlər üçün (məsələn, 10:1) material qənaəti əhəmiyyətsiz olur, izolyasiyanın olmaması isə əsas çatışmazlığa çevrilir və onu yararsız edir.

 

 

 

1. Enerji Sistemləri

Bu, avtotransformatorlar üçün ən əhəmiyyətli və yüksək tutumlu{0}}tətbiq sahəsidir.

(1) Şəbəkələrin Qarşılıqlı Əlaqəsi və Gərginliyin Transformasiyası

• Ərizə:Oxşar gərginlik səviyyələri ilə iki yüksək{0}}yüksək gərginlikli ötürmə sistemini birləşdirmək, məsələn, 220kV şəbəkəni 110kV şəbəkəyə və ya 500kV sistemi 330kV sistemə qoşmaq.
• Niyə uyğundur:Enerji sistemlərində müxtəlif regional şəbəkələrin gərginlik səviyyələri çox vaxt nisbətən yaxın olur (məsələn, nisbət 3:1-dən azdır). Belə hallarda, avtotransformatordan istifadə iki-dolaqlı transformatordan daha qənaətcildir, bu da materialın dəyərini, enerji itkisini və fiziki izi- əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və toplu enerji ötürülməsi üçün mühüm üstünlükdür.

(2) Elektrik Stansiyasının işə salınması / Köməkçi Transformatorlar

• Ərizə:Böyük istilik və ya nüvə yaradan qurğular işə salınma zamanı köməkçi avadanlıqlarını (məsələn, fanatlar, nasoslar) enerji ilə təmin etmək üçün xarici enerji mənbəyi tələb edir. Bu xarici təchizatı transformatoru tez-tez avtotransformatordur.
• Niyə uyğundur:Generatorun öz gərginliyi yüksəkdir (məsələn, 20kV), stansiyanın köməkçi güc gərginliyi isə aşağıdır (məsələn, 6kV və ya 10kV). Gərginlik nisbəti böyük deyil, bu, avtotransformatoru bu yüksək tutumlu tətbiq üçün-effektiv və səmərəli həll yoluna çevirir.

(3) Üç-Faza Neytral Nöqtə Tənzimlənməsi

• Ərizə:Ultra{0}}yüksək gərginlikli (UHV) və əlavə{1}}yüksək gərginlikli (EHV) şəbəkələrdə, sistemi sabitləşdirmək və reaktiv enerji axını idarə etmək üçün gərginliyi tənzimləmək lazımdır.
• Niyə uyğundur:Avtotransformatorlar tez-tez olurkran dəyişdiriciləriüçün ümumi sarğıda (neytral tərəfdə).gərginliyin tənzimlənməsi. Bu dizayn daha geniş tənzimləmə diapazonuna imkan verir və kranı{1}}dəyişdirici avadanlıq daha aşağı izolyasiya tələblərinə malikdir, bu da onu həm texniki, həm də iqtisadi cəhətdən əlverişli edir.

 

2. Sənaye və Motor Nəzarəti

(1) Azaldılmış-Gərginlikli Mühərrikin Başlanması (Avtomatik-Transformator Başlatıcısı)

• Ərizə:Başlanğıc cərəyanını azaltmaq və təchizatı şəbəkəsində gərginlik enmələrini minimuma endirmək üçün böyük üçfazalı asinxron mühərriklərin işə salınması.
• Niyə uyğundur:Başlanğıc zamanı avtotransformatordakı kranlar vasitəsilə motora azaldılmış gərginlik tətbiq olunur. Mühərrik nominal sürətinə yaxınlaşdıqdan sonra tam xətt gərginliyinə keçir. Bu üsul Ulduz-Üçgen metodu ilə müqayisədə daha yüksək başlanğıc fırlanma anı təmin edir və başlanğıc cərəyanını məhdudlaşdırmaqda çox effektivdir. Qısa müddətlər üçün istifadə edildiyi üçün avtotransformatorun ölçüsü və dəyəri tam şəkildə həyata keçirilir.

(2) Dəyişən AC Gərginlik Təchizatları və Gərginlik Kompensatorları

• Ərizə:Laboratoriyalarda və ya dəqiq gərginlik sabitliyinin kritik olmadığı sənaye avadanlıqları üçün davamlı tənzimlənən AC enerji mənbəyi kimi istifadə olunur.
• Niyə uyğundur:Sürüşən karbon fırçası sarımın açıq döngələri boyunca hərəkət edir və çıxış gərginliyini hamar tənzimləməyə imkan verir. Bu dizayn sadə, möhkəm və aşağı-qiymətlidir, bu da onu çevik gərginlik tələb edən tətbiqlər üçün ideal edir.

 

3. Laboratoriya və Sınaq

(1) Dəyişən AC Enerji Təchizatı (Variac)

• Ərizə:Elektronika laboratoriyalarında və tədris təcrübələri üçün sıfırdan xətt gərginliyindən bir qədər yuxarıya qədər tənzimlənən AC gərginliyini təmin etmək.
• Niyə uyğundur:O, sadə, davamlı, ucuzdur və təmiz sinus dalğası çıxışı təmin edir (bərk{0}}dövlət elektron tənzimləyicilərdən fərqli olaraq), onu sınaq və sınaq üçün mükəmməl şəkildə uyğunlaşdırır.

 

4. Dəmir yolunun elektrikləşdirilməsi

(1) Dartma Enerji Təchizatı Sistemləri (AT Sistemi)

• Ərizə:Bəzi elektrikdədəmir yolu sistemləri(məsələn, köhnə AC sistemləri), Avtotransformator (AT) qidalanma sistemi istifadə olunur.
• Niyə uyğundur:AT sistemi yüksək ötürmə gərginliyini (məsələn, 110kV və ya 220kV) yerüstü katenarın istifadə etdiyi gərginliyə (məsələn, 25kV və ya 55kV) endirmək üçün avtotransformatorlardan istifadə edir. O, eyni zamanda kommunikasiya xətlərinə elektromaqnit müdaxiləsini azaldır və yarımstansiyalar arasında daha uzun məsafələrə imkan verir və onu xüsusilə yüksək-sürətli və ağır{10}}dəmir yolları üçün əlverişli edir.

 

 

Avtotransformatorun "sadəliyi" sadəcə səthidir. Onun dizaynı və istehsalı dəqiq mühəndislik və usta{1}}səviyyəli sənətkarlıqla aşılanıb.

1. Sarma dizaynının xüsusiyyətləri

Sarma həm ilkin, həm də ikincil olaraq xidmət edir, izolyasiya transformatorlarında tapılmayan unikal dizayn mürəkkəbliyi yaradır.

(1) Cari paylama və qeyri-keçirici ölçüləri:

• Əsas Çağırış:Sarma bölünürSarma seriyası(hər iki tərəf üçün ümumi olmayan hissə) vəÜmumi Sarma(həm giriş, həm də çıxış tərəfindən paylaşılan hissə). Bu hissələrdən keçən cərəyanlar fərqlidir.

-TheSarma seriyasıyalnız giriş və çıxış gərginlikləri arasındakı fərqlə əlaqəli "transfer cərəyanını" daşıyır.

-TheÜmumi Sarmayük cərəyanının və növbə nisbətinin funksiyası olan daha kiçik "avto{0}}induksiya cərəyanını" daşıyır.

• Mühəndislik həlli:Dəqiq cari hesablamalar vacibdir. TheÜmumi Sarğı daha kiçik kəsikli -keçirici ilə sarıla bilərdaha az cərəyan keçirdiyi üçün, Seriya Sarma daha böyük keçirici tələb edir. Buqeyri-vahid, dəyişən-kəsilən{2}}dizaynyüngül çəkiyə, aşağı qiymətə və yüksək səmərəliliyə nail olmaq üçün açardır, lakin bu, dəqiq sxemlər və alətlər tələb edən sarma prosesini əhəmiyyətli dərəcədə çətinləşdirir.

(2) Elektromaqnit Balans və Qısa Qapanma Qüvvələr-:

• Əsas Çağırış:Doğma struktur asimmetriyasına görə (yüksək{0}}gərginlik terminalı, aşağı gərginlik terminalı və kranlar hamısı bir sarğıda yerləşir) mükəmməlliyə nail olmaqAmper-Dönüş Balansıizolyasiya transformatorundan daha çətindir. Balanssız gücləndirici-dönüşlər güclü yaradırsızan maqnit sahəsi (sızma axını).
• Mühəndislik həlli:

1. Mürəkkəb EM Simulyasiyası:Qabaqcıl elektromaqnit sahəsinin simulyasiya proqramı, sızma axını minimuma endirmək üçün sarğı quruluşunu, hündürlüyünü və radial ölçülərini təkrar optimallaşdırmaq üçün vacibdir.
2. Qısa{0}}Dövrə Elektrodinamik Qüvvələrinin İdarə Edilməsi:Qısaqapanma zamanı güclü sızma sahəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olan kütləvi nasazlıq cərəyanları sarğı təhrif etməyə və əzməyə çalışan nəhəng elektromexaniki qüvvələr (Lorentz qüvvəsi) yaradır. Avtotransformatorlarda bu qüvvələr yüksək dərəcədə asimmetrik ola bilər. Nəticədə,sarımların mexaniki bərkidilməsi müstəsna dərəcədə möhkəm olmalıdır. Yüksək{1}}möhkəmlik izolyasiya edən boşluqlar, sıxma lövhələri və dayaq çubuqları, təkrar və ya qəfil qısaqapanma zərbələri altında deformasiya və zədələnmənin qarşısını alan "qəfəs" strukturunu yaratmaq üçün istifadə olunur.

 

 

2. Gərginlik-Tənzimləyici Karbon Fırçası – "Ürək" və "Darboğaz"

Dəyişən avtotransformatorlar (variaklar) üçün sürüşən karbon fırçası ən vacib və ən həssas komponentdir.

(1) Ciddi Material Tələbləri:

• Əsas Çağırış:Fırça eyni vaxtda çoxlu, tez-tez ziddiyyətli xüsusiyyətləri yerinə yetirməlidir.
• Mühəndislik həlli:Adətən a-dan hazırlanırkompozit metal-qrafit material.

1. TheQrafithamar sürüşmə və uzun xidmət müddətini təmin etməklə-yağlama və aşınma müqavimətini təmin edir.
2. TheMetal (məsələn, mis, gümüş tozu)minimal təmas müqavimətini təmin edərək yüksək elektrik keçiriciliyini təmin edir.
3. Bu kompozitin dəqiq nisbəti və sinterləmə prosesi istehsalçının əsas mülkiyyət sirləridir.

(2) Əlaqə Etibarlılığının Kritikliyi:

• Əsas Çağırış:Karbon fırçası ilə sarım arasındakı interfeys asürüşən elektrik kontaktı. İstənilənzəif əlaqəfəlakətli nasazlığa gətirib çıxarır: Artan təmas müqaviməti → Yerli həddindən artıq istiləşmə → Elektrik qığılcımları və qövslər → Həm sarım səthində, həm də fırçada aşınma və daimi zədələnmə.
• Mühəndislik həlli:

1. Ultra{0}}Kontakt Səthinin Dəqiq Emalı:Sarımın açıq kontakt yolu çılpaq mis ola bilməz. Bu olmalıdırgüzgü kimi cilalanmış-, hamar bitir, hər hansı bir çapıq və ya qüsursuz.
2. Qabaqcıl Səth Kaplama:Bu trek tez-tez olurgümüş və ya gümüş ərintisi təbəqəsi ilə örtülmüşdür. Gümüş yüksək keçiricilik və oksidləşmə müqaviməti təklif edir, zamanla aşağı-təmas müqavimətini qoruyur və oksidləşmə səbəbindən istilik çatışmazlığının qarşısını alır.

• İstiliyin yayılması və aşınmanın idarə edilməsi:

1. Əsas Çağırış:Təmas nöqtəsi istilik və mexaniki aşınmanın konsentrasiyalı mənbəyidir.
2. Mühəndislik həlli:Yüksək-güclü variaklara xüsusi soyuducu hava kanalları və ya hətta fırça qurğusu üçün məcburi soyutma daxildir. Bundan əlavə, fırçanın təmas təzyiqi və yay mexanizmi diqqətlə kalibrlənməlidir-çox az təzyiq qeyri-sabitliyə və qövsə səbəb olur, həddindən artıq təzyiq isə mexaniki aşınmanı sürətləndirir və sürüşmə müqavimətini artırır.

 

3. Kompakt Dizaynda Termal İdarəetmə

(1) Əsas Çağırış:Avtotransformator ekvivalent güc reytinqinə malik olan izolyasiya transformatorundan daha kiçikdir və daha az material istifadə edir. Bu, avahid həcmdə daha yüksək güc itkisi sıxlığı (mis və dəmir itkiləri)., istilik yayılmasını daha çətinləşdirir.

(2) Mühəndislik Qərar:

• Mürəkkəb Termal Dizayn:Soyutma kanallarının dizaynı (məsələn, sarımlar içərisindəki yağ kanalları, hava ventilyatorları) sadəcə adekvat deyil, optimal olmalıdır. Hesablama Maye Dinamiği (CFD) və istilik simulyasiyaları soyuducu axınının dəqiq xəritəsini çəkmək və hər hansı potensial qaynar nöqtələri aradan qaldırmaq üçün çox vacibdir.
• Təkmilləşdirilmiş soyutma üsulları:

1. Yağ-Batırılır:Böyük avtotransformatorlar nefti sarımların ən isti hissələrinə istiqamətləndirərək, mürəkkəb idarə olunan yağ axını yolları ilə-immersion soyuducudan istifadə edir.
2. Hava-Soyudulmuş:Quru{0}}tip dəyişən avtotransformatorlar səmərəli soyutma qanadlarına malikdir və tez-tez məcburi hava soyutma (AF) və ya daha təkmil yağ-məcburi soyutma sistemləri üçün fanatlar daxildir.