( a) Schritt unten auto transformator
Das obige diagramm (a) zeigt die verbindung diagramm von schritt unten auto-transformator und abbildung (b) zeigt die verbindung diagramm von schritt-up spartransformator.
( b) Aufwärtsautotransformator
In beiden Fällen Step up und Step down, die Wicklung „ab“ hat N1 Windungen ist Primärwicklung Schaltung und Wicklung „bc“ mit N2 Windungen ist Sekundärwicklung des Autotransformators.
Beachten Sie, dass die Primär- und Sekundärwicklung des Transformators sowohl elektrisch als auch magnetisch verbunden sind.
Daher wird die Leistung von der Primärwicklung sowohl leitend als auch transformatorisch durch gegenseitige Induktion auf die Sekundärwicklung übertragen.
Das obige Diagramm zeigt die Verbindungen des geladenen Abwärts- und Aufwärts-Spartransformators. In beiden Fällen ist I1 der Eingangsstrom und I2 ist Ausgangsstrom, Unabhängig von Step-Up / Step-Down-Spartransformator, der Strom in dem Abschnitt der Wicklung, die sowohl die primäre und sekundäre gemeinsam ist, ist die Differenz zwischen diesen beiden Strömen I1 und I2. Die Richtung des Stroms durch den gemeinsamen Teil der Wicklung hängt von der Verbindung des Spartransformators ab. denn die Art der Verbindung entscheidet, ob der Eingangsstrom I1 oder der Ausgangsstrom I2 größer ist.
Für einen Abwärtstyp I2 > I1 fließt also I2- I1 Strom durch den gemeinsamen Teil der Wicklung. Für Step Up Spartransformator I2 < I1 fließt daher I1- I2 Strom im gemeinsamen Teil der Wicklung.
Theorie des Spartransformators
Selbsttransformatordiagramm
Das Diagramm zeigt einen idealen Abwärts-Spartransformator mit Last, daher Primärwicklung 1-3 mit N1 Windungen und Sekundärwicklung 2-3 mit N2 Windungen. Der Eingangsstrom ist I1, während der Ausgangsstrom mit I2 dargestellt ist, in dem Diagramm hat der Primärwicklungsabschnitt 1-2 N1-N2 Windungen und die Spannung über dem Primärwicklungsteil ist V1-V2, der Strom durch den gemeinsamen Teil der Wicklung ist I2- I1 Diagramm 2 zeigt eine Ersatzschaltung des Spartransformators.
Aus der Ersatzschaltung,
V1I1 = V2I2 (Eingang scheinleistung = Ausgang scheinleistung)
Ausgang
Die primäre und sekundäre wicklungen von spartransformator sind verbunden magnetisch sowie elektrisch, die power transfer von der primären schaltung zu die sekundäre ist in form von induktion sowie leitung.
Ausgang Scheinleistung = V2I2
Scheinleistung übertragung durch induktion = V2 (I2-I1) = V2 (I2-kI2)
= V2I2 (1-k) = V1I1 (1-k)
Power transfer induktiv = Eingang x (1-k)
Power transfer Leitend = I/p-I/p (1-k)
= I/p
= I / p x k
Kupfereinsparung im Spartransformator
Bei gleicher Ausgangs- und Spannungstransformation benötigte ein Spartransformator weniger Kupfer Transformator benötigt weniger Kupfer als gewöhnlicher Transformator Im ersten Diagramm ist der Ordinatentransformator dargestellt und das zweite Diagramm zeigt bei einem Transformator mit dem gleichen Ausgangs- und Spannungstransformationsverhältnis k
Die Länge des in der Spartransformatorwicklung erforderlichen Kupfers ist direkt proportional zu den Windungen, und die Querschnittsfläche des Wicklungsdrahtes ist proportional zur Nennstromstärke des Autotransformators.
Gewicht des Kupfers in der Spartransformatorwicklung ∝ Strom x Windung
Spartransformator
Erforderliches Kupfergewicht in Abschnitt 1-2 ∝ I1 (N1 – N2)
Erforderliches Kupfergewicht in Abschnitt 2-3 ∝ N2 (I2 – I1)
daher
Erforderliches Gesamtgewicht an Cu ∝ I1 (N1 – N2) +N2(I2 – I1)
Gewicht von Cu im Spartransformator (Wa) = (1 – K) x Gew. im gewöhnlichen Transformator (Wo)
Wa = (1 – K) x Wo
Einsparung in Kupfer = Wo – Wa = Wa – (1 – K)Wo = K Wo
oder
Einsparung in Kupfer = K Wt. von Cu in gewöhnlichen transformator
So wenn K = 0,1, die einsparung von Cu ist nur 10% aber wenn K = 0,9, einsparung von Cu ist 90%. Je näher der Wert von K des Spartransformators an 1 liegt, desto größer ist daher die Einsparung von Kupfer.
Vorteile des Spartransformators
Vorteile
(1) Ein Spartransformator benötigte weniger Kupfer als ein gewöhnlicher Transformator ähnlicher Nennleistung.
(2) Es hat eine bessere Spannungsregelung und arbeitet mit einem höheren Wirkungsgrad als ein 2-Wicklungstransformator der gleichen Nennleistung.
(3) Es hat eine kleinere größe als ein gewöhnlicher transformator der gleichen bewertung.
(4) Ein Spartransformator benötigt einen kleineren Erregerstrom als ein 2-Wicklungstransformator gleicher Nennleistung.
Es kann angemerkt werden, dass diese Vorteile des Spartransformators mit zunehmendem Transformationsverhältnis abnehmen. Daher hat ein Spartransformator deutliche Vorteile nur für relativ niedrige Werte des Übersetzungsverhältnisses
Nachteile des Spartransformators
(1) Es besteht eine direkte Verbindung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung. Daher ist der Ausgang nicht mehr direkt vom Eingang getrennt.
(2) Ein Spartransformator ist nicht sicher, um eine hohe Spannung auf eine niedrige Spannung abzusenken. falls sich in einem gemeinsamen Teil der Wicklung ein offener Stromkreis entwickelt, dann erscheint die volle Primärspannung über der Last, es wird sowohl für Personen als auch für Geräte gefährlich.
(3) die kurzschluss strom ist viel größer als für die zwei-wicklung transformator der gleichen bewertung.
Anwendungen
(i) Spartransformatoren werden verwendet, um Spannungsabfälle in Übertragungsleitungen auszugleichen. Bei Verwendung für diese Anwendung werden diese als Booster-Transformatoren bezeichnet.
(ii) Es wird auch als Starter mit reduzierter Spannung für den Induktionsmotor verwendet.
(iii) Spartransformatoren werden verwendet, um eine variable Versorgung zu erhalten.
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