Автотрансформатор

Автотрансформатором (АТ) называется трансформатор, две или более обмотки которого гальванически связаны так, что они имеют общую часть. Обмотки АТ связаны электрически и магнитно, и передача энергии из первичной цепи во вторичную происходит как посредством магнитного поля, так и электрическим путём.

Общие положения

Везде, где необходимо преобразовывать близкие напряжения (110 и 220, 220 и 330,330 и 500, 500 и 750 кВ), используются только автотрансформаторы. Для энергосистем часто требуется создание установок, преобразующих напряжение и имеющих предельные мощности. Габариты трансформатором и автотрансформаторов лимитируются железнодорожными габаритами и возможностями их доставки с завода-изготовителя на место эксплуатации. Автотрансформатор из-за меньшего расхода активных материалов в заданных габаритах удается выполнить на большую мощность, чем трансформатор.

В конструктивном отношении автотрансформаторы практически не отличаются от трансформаторов.

Схема соединения обмоток автотрансформатора

Обмотка низшего напряжения магнитно связана с двумя другими. Обмотки же последовательная и общая (П и О на рис.1) непосредственно электрически соединены друг с другом и, кроме того, имеют магнитную связь. По последовательной обмотке течёт ток ток [math] I_в [/math], а по общей - [math] ( I_в - I_c) [/math]. Номинальной мощностью АТ называют мощность, которую автотрансформатор может принять из сети высшего напряжения или передать в эту сеть при номинальных условиях работы:

[math]S_{ном} = \sqrt{3} \cdot U_{в.ном} \cdot I_{в.ном} [/math]

Эта мощность также называется проходной. Она равна предельной мощности, которую АТ может передать из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения и наоборот при отсутствии нагрузки на обмотке низшего напряжения.

Последовательная обмотка П рассчитывается на типовую мощность

[math]S_{тип} = \sqrt{3} \cdot (U_{в.ном}-U_{с.ном}) \cdot I_{в.ном}=\sqrt{3} \cdot U_{в.ном} \cdot I_{в.ном} \cdot (1- \frac{U_{с.ном}}{U_{в.ном}}) = \alpha \cdot S_{ном} [/math]

где [math]\alpha = 1- \frac{U_{с.ном}}{U_{в.ном}} [/math] - коэффициент выгодности, показывающий, во сколько раз [math]S_{тип} [/math] меньше [math]S_{ном} [/math].

Напряжение общей обмотки меньше [math]U_{ном} [/math], ток в ней равен [math]I_{в.ном}-I_{с.ном} [/math], поэтому её мощность меньше [math]S_{ном} [/math]. Обмотка низшего напряжения также рассчитывается на [math]S_{тип} [/math] или на мощность меньше [math]S_{тип} [/math]. Её номинальная мощность выражается через номинальную мощность АТ так:

[math]S_{н.ном} = \alpha_{н.н} \cdot S_{ном}[/math]