Máy biến áp tự ngẫu - thiết bị, nguyên tắc, ưu điểm và nhược điểm
Mục đích, thiết bị và nguyên lý hoạt động của máy biến áp tự ngẫu
Trong một số trường hợp, cần phải thay đổi điện áp trong một phạm vi nhỏ. Cách dễ nhất để làm điều này là không máy biến áp cuộn đôivà các cuộn dây đơn gọi là máy biến áp tự ngẫu. Nếu hệ số biến đổi hơi khác so với đơn vị, thì sự khác biệt giữa cường độ dòng điện trong cuộn sơ cấp và trong cuộn thứ cấp sẽ nhỏ. Điều gì xảy ra nếu bạn kết hợp hai cuộn dây? Bạn sẽ nhận được sơ đồ của một máy biến áp tự ngẫu (Hình 1).
Máy biến áp tự ngẫu được phân loại là máy biến áp chuyên dụng. Máy biến áp tự ngẫu khác với máy biến áp ở chỗ cuộn dây điện áp thấp của chúng là một phần của cuộn dây điện áp cao hơn, tức là mạch của những cuộn dây này không chỉ có từ tính mà còn có kết nối điện.
Tùy thuộc vào việc bao gồm các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu, có thể xảy ra hiện tượng tăng hoặc giảm điện áp.
Cơm.1 Sơ đồ máy biến áp tự ngẫu một pha: a-bước xuống, b-bước lên.
Nếu bạn kết nối một nguồn điện áp xoay chiều với các điểm A và X, thì một từ thông xoay chiều sẽ xuất hiện trong lõi. Một EMF có cùng cường độ sẽ được tạo ra trong mỗi vòng quay của cuộn dây. Rõ ràng, giữa các điểm a và X sẽ có một EMF bằng EMF của một lượt nhân với số lượt đóng giữa các điểm a và X.
Nếu mắc vào cuộn dây tại điểm a và X một tải bất kỳ thì dòng điện thứ cấp I2 sẽ đi qua một phần của cuộn dây và nằm giữa điểm a và X. Nhưng vì dòng điện sơ cấp đi qua cùng một lượt I1 nên hai dòng điện sẽ bổ sung về mặt hình học và một lượng rất nhỏ dòng điện sẽ chạy dọc theo tiết diện aX, được xác định bởi sự chênh lệch giữa các dòng điện này. Điều này cho phép cắt một phần cuộn dây từ dây khổ nhỏ để tiết kiệm đồng. Nếu chúng ta cho rằng phần này chiếm phần lớn trong tất cả các lượt, thì nền kinh tế đồng là rất đáng chú ý.
Vì vậy, nên sử dụng máy biến áp tự ngẫu để giảm nhẹ hoặc tăng điện áp, khi dòng điện giảm được đặt trong phần cuộn dây, điều này phổ biến đối với cả hai mạch của máy biến áp tự ngẫu, cho phép thực hiện với dây mỏng hơn và tiết kiệm kim loại màu. kim loại. Đồng thời, mức tiêu thụ thép để sản xuất mạch từ giảm, tiết diện của nó nhỏ hơn so với máy biến áp.
Trong các bộ biến đổi năng lượng điện từ - máy biến áp - việc truyền năng lượng từ cuộn dây này sang cuộn dây khác được thực hiện bằng từ trường, năng lượng của nó tập trung trong mạch từ.Trong máy biến áp tự ngẫu, năng lượng được truyền qua cả từ trường và qua kết nối điện giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
Máy biến áp và máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp tự ngẫu cạnh tranh thành công với máy biến áp hai cuộn dây khi tỷ số biến đổi của chúng hơi khác so với đơn vị và lớn hơn 1,5 — 2. Khi tỷ số biến đổi trên 3, máy biến áp tự ngẫu không được chứng minh.
Về mặt cấu trúc, máy biến áp tự ngẫu thực tế không khác máy biến áp. Có hai cuộn dây trên lõi của mạch từ. Các dây dẫn được lấy từ hai cuộn dây và một điểm chung.Hầu hết các bộ phận của máy biến áp tự ngẫu về mặt cấu trúc không thể phân biệt được với các bộ phận của máy biến áp.
Máy biến áp tự ngẫu phòng thí nghiệm (LATR)
Máy biến áp tự ngẫu cũng được sử dụng trong các mạng điện áp thấp dưới dạng bộ điều chỉnh điện áp phòng thí nghiệm công suất thấp (LATR). Trong các máy biến áp tự ngẫu như vậy, việc điều chỉnh điện áp được thực hiện bằng cách di chuyển tiếp điểm trượt dọc theo các vòng của cuộn dây.
Máy biến áp tự ngẫu một pha do phòng thí nghiệm điều khiển bao gồm một mạch từ sắt từ hình khuyên được bọc bằng một lớp dây đồng cách điện (Hình 2).
Một số vòi không đổi được tạo ra từ cuộn dây này, cho phép các thiết bị này được sử dụng làm máy biến áp tự ngẫu bậc xuống hoặc bậc lên với tỷ lệ biến đổi không đổi nhất định. Ngoài ra, trên bề mặt của cuộn dây, được làm sạch bằng lớp cách điện, có một đường hẹp dọc theo đó tiếp điểm của bàn chải hoặc con lăn di chuyển để thu được điện áp thứ cấp có thể điều chỉnh liên tục trong khoảng từ 0 đến 250 V.
Khi đóng các lượt liền kề trong LATR, không xảy ra việc đóng các lượt vì dòng điện đường dây và tải trong cuộn dây kết hợp của máy biến áp tự ngẫu gần nhau và ngược chiều nhau.
Máy biến áp tự ngẫu trong phòng thí nghiệm được sản xuất với công suất định mức là 0,5; 1; 2; 5; 7,5 kVA.
Sơ đồ máy biến áp tự ngẫu một pha điều khiển trong phòng thí nghiệm
Máy biến áp tự ngẫu phòng thí nghiệm (LATR)
Máy biến áp tự ngẫu ba pha
Cùng với máy biến áp tự ngẫu một pha hai cuộn dây, máy biến áp tự ngẫu ba pha hai cuộn dây và ba pha ba cuộn dây thường được sử dụng.
Trong máy biến áp tự ngẫu ba pha, các pha thường được nối theo hình sao có điểm trung tính nhọn (Hình 3). Nếu cần giảm điện áp, năng lượng điện được cung cấp cho các đầu A, B, C và được rút ra từ các đầu a, b, s và khi tăng điện áp - ngược lại. Chúng được sử dụng làm thiết bị giảm điện áp khi khởi động động cơ mạnh, cũng như để điều chỉnh từng bước điện áp đầu cuối. yếu tố làm nóng lò điện.
Cơm. 3. Sơ đồ máy biến áp tự ngẫu ba pha với kết nối sao của các pha cuộn dây với điểm trung tính bị loại bỏ
Máy biến áp cao áp ba pha có ba cuộn dây cũng được dùng trong mạng điện cao áp.
Máy biến áp tự ngẫu ba pha, theo quy luật, ở phía có điện áp cao hơn được nối sao với dây trung tính. Kết nối sao cung cấp điện áp rơi mà cách điện máy biến áp tự ngẫu được thiết kế.
Việc sử dụng máy biến áp tự ngẫu cải thiện hiệu quả của hệ thống năng lượng, giảm chi phí truyền tải năng lượng, nhưng dẫn đến sự gia tăng dòng điện ngắn mạch.
Nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu
Nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu là cần phải cách điện hai cuộn dây để có điện áp cao hơn, vì các cuộn dây được nối điện.
Một nhược điểm đáng kể của máy biến áp tự ngẫu là kết nối điện giữa mạch sơ cấp và thứ cấp, không cho phép chúng được sử dụng làm nguồn cấp dữ liệu trong mạng 6-10 kV khi điện áp giảm xuống 0,38 kV, vì 380 V được cung cấp cho thiết bị trên đó Mọi người làm việc.
Trong trường hợp có sự cố do kết nối điện giữa các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu, điện áp cao hơn có thể được áp dụng cho cuộn dây thấp hơn. Trong trường hợp này, tất cả các bộ phận của hệ thống lắp đặt vận hành sẽ được kết nối với phần điện áp cao, điều này không được phép do an toàn bảo trì và khả năng phá vỡ lớp cách điện của các bộ phận dẫn điện của thiết bị điện được kết nối.
Máy biến áp tự ngẫu cao áp