Ototransformatör

Ototransformatör, birincil ve ikincil sargıları, hem elektriksel hem de manyetik olarak birbirine bağlanmıştır, geleneksel transformatörlere göre maliyeti düşürür.

Birincil ve ikincil olarak adlandırılan iki elektriksel olarak yalıtılmış sargıya sahip önceki voltaj transformatörünün aksine, bir Ototransformatörde her iki taraf için ortak olan yalnızca bir tek voltaj sargısı vardır. Bu tek sargı, ikincil yükü boyunca birincil voltaj kaynağının bir yüzdesini sağlamak için uzunluğu boyunca çeşitli noktalarda “dökülür”. Daha sonra ototransformatör olağan manyetik çekirdeğe sahiptir, ancak hem birincil hem de ikincil devrelerde ortak olan yalnızca bir sargıya sahiptir.

Bu nedenle bir ototransformatörde birincil ve ikincil sargılar hem elektriksel hem de manyetik olarak birbirine bağlıdır. Bu tip transformatör tasarımının ana avantajı, aynı VA değeri için çok daha ucuza yapılabilmesidir, ancak bir ototransformatörün en büyük dezavantajı, geleneksel bir çift sargılı transformatörün birincil/ikincil sargı izolasyonuna sahip olmamasıdır.

Sargının birincil kısmı olarak belirtilen sargı bölümü, sekonder bu birincil sargının bir parçası olacak şekilde AC güç kaynağına bağlanır. Bağlantıları tersine çevirerek besleme voltajını yükseltmek veya düşürmek için bir ototransformatör de kullanılabilir. Birincil toplam sargıysa ve bir kaynağa bağlıysa ve ikincil devre sargının yalnızca bir kısmına bağlıysa, ikincil voltaj gösterildiği gibi “düşürülür”.

Ototransformatör Tasarımı

Birincil akım I _P gösterildiği gibi tek sargıdan ok yönünde akarken, ikincil akım I _S ters yönde akar. Bu nedenle, sargının sekonder voltajı üreten kısmında, V _S sargıdan akan akım, I _P ve I _S arasındaki farktır .

Ototransformatör, birden fazla tek çekme noktası ile yapılabilir. Oto-transformatörler, sargısı boyunca farklı voltaj noktaları sağlamak veya gösterildiği gibi besleme gerilimi V _P’ye göre besleme gerilimini artırmak için kullanılabilir .

Çoklu Dokunma Noktalı Ototransformatör

Bir otomatik transformatör sargılarını işaretlemek için standart yöntem, onu büyük harflerle (büyük harf) etiketlemektir. Örneğin, tedarik ucunu tanımlamak için A , B , Z vb. Genellikle ortak nötr bağlantı N veya n olarak işaretlenir . İkincil kılavuz çekmeler için, otomatik transformatörlerin birincil sargısı boyunca tüm kılavuz çekme noktaları için son ek numaraları kullanılır. Bu sayılar genellikle “ 1 ” ile başlar ve gösterildiği gibi tüm kılavuz noktaları için artan sırada devam eder.

Ototransformatör Terminal İşaretleri

Bir ototransformatör, esas olarak, değerini değiştirmek veya sabit tutmak için hat voltajlarının ayarlanması için kullanılır. Voltaj ayar yukarı ya da aşağı, küçük bir miktar ise, daha sonra transformatör oranı küçük V _P ve V _S hemen hemen eşittir. I _P ve I _S akımları da hemen hemen eşittir.

Bu nedenle, sargının iki akım arasındaki farkı taşıyan kısmı, akımlar çok daha küçük olduğundan, eşdeğer bir çift sargılı transformatörün maliyetinden tasarruf edildiğinden çok daha küçük bir iletken boyutundan yapılabilir.

Bununla birlikte, belirli bir VA veya KVA derecesi için bir ototransformatörün regülasyonu, kaçak endüktansı ve fiziksel boyutu (ikinci sargı olmadığından), çift sargılı bir transformatörden daha azdır.

Ototransformatörler, aynı VA derecesine sahip geleneksel çift sargılı transformatörlerden açıkça çok daha ucuzdur. Bir ototransformatör kullanmaya karar verirken, maliyetini eşdeğer bir çift yara tipininkiyle karşılaştırmak olağandır.

Bu, sargıda tasarruf edilen bakır miktarını karşılaştırarak yapılır. “ n ” oranı, düşük voltajın yüksek voltaja oranı olarak tanımlanırsa, bakırdaki tasarrufun: n*100% olduğu gösterilebilir . Örneğin, iki ototransformatör için bakır tasarrufu şu şekilde olacaktır:

Ototransformatör Soru Örneği 1

Bir voltajı 220 volttan 250 volta yükseltmek için bir ototransformatör gerekir. Transformatör ana sargısındaki toplam bobin dönüş sayısı 2000’dir. Çıkış 10KVA olarak derecelendirildiğinde ve tasarruf edilen bakır miktarını, birincil kademe noktasının konumunu, birincil ve ikincil akımları belirleyin.

Böylece primer akım 45,4 amper, yükün çektiği sekonder akım 40 amper ve ortak sargıdan 5,4 amper akar. Tasarruf edilen bakır %88’dir.

Bir Ototransformatörün Dezavantajları

• Bir ototransformatörün ana dezavantajı, geleneksel bir çift sargılı transformatörün birincil ila ikincil sargı izolasyonuna sahip olmamasıdır. O zaman bir ototransformatör, daha yüksek voltajları daha küçük yükler için uygun olan çok daha düşük voltajlara düşürmek için güvenle kullanılamaz.
• Sekonder taraf sargısı açık devre olursa, yük akımının primer sargıdan akması durur ve trafo hareketini durdurur ve sekonder terminallere tam primer voltajın uygulanmasına neden olur.
• Sekonder devre bir kısa devre durumuna maruz kalırsa, artan akı bağlantısının ototransformatöre zarar vermesi nedeniyle ortaya çıkan birincil akım eşdeğer bir çift sargılı transformatörden çok daha büyük olacaktır.
• Nötr bağlantı hem birincil hem de ikincil sargılarda ortak olduğundan, iki sargı arasında izolasyon olmadığından ikincil sargının topraklanması otomatik olarak birincildir. Çift sargılı transformatörler bazen ekipmanı topraktan izole etmek için kullanılır.

Ototransformatör iletim hatlarının voltajı regüle etmek üzere kullanılan indüksiyon motorları, başlaması da dahil olmak üzere pek çok kullanım alanı ve uygulamalar vardır ve ikinci oran birinci yakın birlik olduğunda gerilimleri transforme etmek üzere kullanılabilir.

Konvansiyonel iki sargılı transformatörlerden, birincil ve ikincil sargıları seri olarak birbirine bağlayarak ve bağlantının nasıl yapıldığına bağlı olarak, ikincil voltaj birincil voltaja eklenebilir veya ondan çıkarılabilir.

Değişken Ototransformatör

Belirli bir seviyede bir voltaj çıkışı üreten sabit veya kademeli bir sekonder olmasının yanı sıra, sabit voltajlı bir AC kaynağından değişken bir AC voltajı üretmek için kullanılabilen otomatik transformatör tipi düzenlemenin başka bir yararlı uygulaması vardır. Bu tip Değişken Ototransformatör genellikle okullarda ve laboratuvarlarda kullanılır ve daha yaygın olarak Variac olarak bilinir.

Değişken ototransformatörün veya varyakın yapısı, sabit tiple aynıdır. Otomatik transformatörde olduğu gibi lamine bir manyetik çekirdeğin etrafına sarılmış tek bir birincil sargı kullanılır, ancak önceden belirlenmiş bir kademe noktasına sabitlenmek yerine, ikincil voltaj bir karbon fırça ile çekilir.

Bu karbon fırça döndürülür veya birincil sargının açıkta kalan bir bölümü boyunca kaymasına izin verilir, gerekli voltaj seviyesini sağlayarak hareket ederken onunla temas eder.

Daha sonra değişken bir ototransformatör, ikincil sargı uzunluğunu kontrol eden birincil sargıyı yukarı ve aşağı kaydıran bir karbon fırça şeklinde değişken bir musluk içerir ve bu nedenle ikincil çıkış voltajı, birincil besleme voltajı değerinden sıfır volta kadar tamamen değişkendir.

Değişken ototransformatör genellikle, dönüş başına birkaç volttan bir voltun kesirlerine kadar ayarlanabilen ikincil bir voltaj üretmek için önemli sayıda birincil sargı ile tasarlanmıştır. Bu, karbon fırça veya kaydırıcının her zaman birincil sargının bir veya daha fazla dönüşü ile temas halinde olması nedeniyle elde edilir. Birincil bobin dönüşleri uzunluğu boyunca eşit aralıklarla yerleştirildiğinden. Daha sonra çıkış voltajı açısal dönüşle orantılı hale gelir.

Değişkenin yüke olan voltajı sıfırdan nominal besleme voltajına sorunsuz bir şekilde ayarlayabildiğini görebiliriz. Besleme gerilimi, birincil sargı boyunca bir noktada kesilirse, potansiyel olarak çıkış ikincil gerilimi, gerçek besleme geriliminden daha yüksek olabilir. Değişken ototransformatörler, ışıkların kısılması için de kullanılabilir ve bu tip uygulamalarda kullanıldıklarında bazen “dimmerstat” olarak adlandırılırlar.

Değişken bir AC kaynağı sağlamak için kullanılabildikleri için, elektrik ve elektronik atölyeleri ve laboratuvarlarında da varyaklar çok kullanışlıdır. Ancak, arıza koşulları altında ikincil terminallerde daha yüksek besleme voltajının bulunmadığından emin olmak için uygun sigorta koruması ile dikkatli olunmalıdır.

Ototransformer geleneksel çift yara transformatörleri göre birçok avantajı vardır. Genellikle aynı VA değeri için daha verimlidirler, boyutları daha küçüktür ve yapılarında daha az bakır gerektirdiğinden, aynı VA değerine sahip çift sargılı transformatörlere kıyasla maliyetleri daha düşüktür. Ayrıca çekirdek ve bakır kayıpları, I ² R , eşdeğer iki sargılı transformatörden daha üstün bir voltaj regülasyonu sağlayan daha az direnç ve kaçak reaktansı nedeniyle daha düşüktür.

Transformatörlerle ilgili bir sonraki derste, çekirdeği etrafında geleneksel bir birincil sargı sargısı olmayan başka bir transformatör tasarımına bakacağız. Bu tip transformatöre genellikle Akım Trafosu denir ve ampermetre ve diğer bu tür elektrik güç göstergelerini beslemek için kullanılır.