( a) Abaissez le transformateur automatique
Le schéma ci-dessus (a) montre le schéma de connexion de l’auto-transformateur abaisseur et la figure (b) montre le schéma de connexion de l’auto-transformateur élévateur.
( b) transformateur automatique élévateur
Dans les deux cas, monter et descendre, l’enroulement « ab » ayant N1 tours est un circuit d’enroulement primaire et l’enroulement « bc » ayant N2 tours est un enroulement secondaire du transformateur automatique.
Notez que l’enroulement primaire et secondaire du transformateur automatique sont connectés électriquement ainsi que magnétiquement.
Par conséquent, la puissance du primaire est transférée de manière conductrice à l’enroulement secondaire ainsi que l’action du transformateur par induction mutuelle.
Le diagramme ci-dessus représente les connexions de l’autotransformateur abaisseur et élévateur chargé. Dans les deux cas, I1 est le courant d’entrée et I2 est le courant de sortie, Quel que soit l’autotransformateur Step Up/Stepdown, le courant dans la section d’enroulement qui est commun à la fois au primaire et au secondaire est la différence entre ces deux courants I1 et I2. La direction du courant traversant la partie commune de l’enroulement dépend de la connexion de l’autotransformateur. parce que le type de connexion décide si le courant d’entrée I1 ou le courant de sortie I2 est plus grand.
Pour un abaisseur de type I2 > I1 donc le courant I2-I1 traverse la partie commune de l’enroulement. Pour augmenter l’autotransformateur I2 < I1 donc le courant I1-I2 circule dans la partie commune de l’enroulement.
Théorie de l’autotransformateur
Diagramme de transformateur automatique
Le diagramme montre un autotransformateur abaisseur idéal avec charge, donc l’enroulement primaire 1-3 ayant N1 spires et l’enroulement secondaire 2-3 ayant N2 spires. Le courant d’entrée est I1 tandis que le courant de sortie est représenté avec I2, dans le diagramme la partie d’enroulement primaire 1-2 a N1-N2 tours et la tension aux bornes de la partie d’enroulement primaire est V1-V2, le courant traversant la partie commune de l’enroulement est I2-I1 le diagramme 2 montre un circuit équivalent de l’autotransformateur.
Du circuit équivalent,
V1I1 = V2I2 (Puissance apparente d’entrée = Puissance apparente de sortie)
Sortie
Les enroulements primaire et secondaire de l’autotransformateur sont connectés magnétiquement ainsi qu’électriquement, le transfert de puissance du circuit primaire vers le secondaire se fait sous forme d’induction ainsi que de conduction.
Puissance apparente de sortie = V2I2
Transfert de puissance apparente par induction = V2 (I2-I1) = V2 (I2-kI2)
= V2I2 (1-k) = V1I1 (1-k)
Transfert de puissance inductif = Entrée x (1-k)
Transfert de puissance conductif = I / p-I / p (1-k)
= I / p
= I / p x k
Économie de cuivre dans l’autotransformateur
Pour la même transformation de sortie et de tension, un autotransformateur nécessite moins de transformateur de cuivre nécessite moins de cuivre que le transformateur ordinaire dans le premier diagramme le transformateur d’ordonnées est représenté et le second diagramme montre un transformateur ayant le même rapport de transformation de sortie et de tension k
La longueur de cuivre requise dans l’enroulement autotransformateur est directement proportionnelle aux spires, et la surface de section du fil d’enroulement est proportionnelle à la puissance nominale du transformateur automatique, par conséquent, le cuivre requis pour l’enroulement est proportionnel au courant X tour.
Poids du cuivre dans l’enroulement autotransformateur ∝ Courant x Tour
Autotransformateur
Poids de cuivre requis dans la section 1-2 I I1 (N1-N2)
Poids de cuivre requis dans la section 2 -3 N N2 (I2-I1)
par conséquent,
Poids total de Cu requis I I1 (N1-N2) + N2 (I2-I1)
Poids de Cu dans l’autotransformateur (Wa) = (1-K) x Poids. dans un transformateur ordinaire (Wo)
Wa = (1-K) x Wo
Économie en Cuivre = Wo-Wa= Wa-(1-K) Wo = K Wo
ou
Économie en Cuivre = K Wt. de Cu dans le transformateur ordinaire
Ainsi si K = 0,1, l’économie de Cu n’est que de 10% mais si K = 0,9, l’économie de Cu est de 90%. Par conséquent, plus la valeur de K de l’autotransformateur est proche de 1, plus l’économie de cuivre est grande.
Avantages de l’autotransformateur
Avantages
(1) Un autotransformateur nécessitait moins de cuivre qu’un transformateur ordinaire de classe similaire.
(2) Il a une meilleure régulation de tension et fonctionne à un rendement plus élevé qu’un transformateur à 2 enroulements de même puissance.
(3) Il a une taille plus petite qu’un transformateur ordinaire de même puissance.
(4) Un autotransformateur nécessite un courant d’excitation plus faible qu’un transformateur à 2 enroulements de même puissance.
On peut noter que ces avantages de l’autotransformateur diminuent à mesure que le rapport de transformation augmente. Par conséquent, un autotransformateur ne présente des avantages marqués que pour des valeurs relativement faibles de rapport de transformation
Inconvénients de l’autotransformateur
(1) Il existe une connexion directe entre l’enroulement primaire et le secondaire. Par conséquent, la sortie n’est plus directement isolée de l’entrée.
(2) Un autotransformateur n’est pas sûr pour abaisser une haute tension à une basse tension. dans le cas où un circuit ouvert se développe dans une partie commune de l’enroulement, une tension primaire complète apparaît à travers la charge, ce sera dangereux pour les personnes et l’équipement.
(3) Le courant de court-circuit est beaucoup plus important que pour le transformateur à deux enroulements de même puissance.
Applications
(i) Les autotransformateurs sont utilisés pour compenser les chutes de tension dans les lignes de transmission. Lorsqu’ils sont utilisés pour cette application, ils sont connus sous le nom de transformateurs d’appoint.
(ii) Il est également utilisé comme démarreur à tension réduite pour le moteur à induction.
(iii) Les autotransformateurs sont utilisés pour obtenir une alimentation variable.
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