Autotransformer ทำงานอย่างไร - วิธีการสร้าง

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติคือหม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยขดลวดเดี่ยวที่ต่อเนื่องและไม่แยกตัวโดยมีขั้วต่อแบบเคาะข้ามจุดต่างๆของขดลวด ส่วนที่คดเคี้ยวระหว่างก๊อกที่ตรงกับ AC หลักถูกนำไปใช้กับแหล่งจ่ายไฟ AC หลักในขณะที่ก๊อกที่เหลือจะใช้สำหรับรับแรงดันไฟฟ้าขาออกที่ต้องการตามอัตราส่วนการหมุน

แรงดันไฟฟ้าขาออกเหล่านี้อาจมีตั้งแต่ระดับที่สูงกว่าแหล่งจ่ายไฟเข้าและต่ำกว่าแหล่งจ่ายไฟหลักอินพุต AC ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนการหมุนของขดลวดในจุดต่อที่เกี่ยวข้อง ..



คำว่า 'auto' ได้รับแรงบันดาลใจมาจากคำภาษากรีกว่า 'self' ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงานของขดลวดที่คดเคี้ยวแบบโดดเดี่ยวทั่วทั้งหม้อแปลงโดยไม่เกี่ยวข้องกับกลไกอัตโนมัติใด ๆ

ในตัวเปลี่ยนรูปอัตโนมัติให้เคาะส่วนของฟังก์ชันคดเคี้ยวต่อเนื่องเดียวเป็นทั้งขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง



ความแตกต่างระหว่างหม้อแปลงอัตโนมัติและหม้อแปลงไฟฟ้าแบบขั้นบันได

โดยทั่วไปแล้วในหม้อแปลงแบบ step-down มาตรฐานใด ๆ เราจะพบขดลวดขดลวดสองขดที่แยกจากกันโดยสิ้นเชิงในรูปแบบของขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิซึ่งแยกออกจากกันด้วยไฟฟ้า แต่จะเชื่อมต่อกันด้วยแม่เหล็กดังที่แสดงด้านล่าง

ที่นี่อัตราส่วนของขดลวดระหว่างหลักและรองเป็นตัวกำหนดปริมาณของแรงดันและการถ่ายเทกระแสระหว่างขดลวดทั้งสองผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

ความหมายถ้าสมมติว่าไฟหลักมีจำนวนรอบมากกว่ารอบรอง 10 เท่าดังนั้น 220 V AC ที่ป้อนที่ไฟหลักจะทำให้แรงดันไฟฟ้าต่ำลง 10 เท่าในตัวรองเท่ากับ 220 V / 10 = 22 V

ในทำนองเดียวกันถ้าใช้ 22 V AC กับตัวสำรองจะทำให้ 220 V แบบสเต็ปอัพเพื่อสร้างที่ด้านหลัก

ตรงกันข้ามกับสิ่งนี้ในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติมีขดลวดต่อเนื่องเพียงเส้นเดียวแบ่งออกเป็นแรงดันไฟฟ้าต่างๆซึ่งจะกำหนดระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันในขดลวดทั้งหมดดังที่แสดงด้านล่าง

การเคาะทั้งหมดเหล่านี้ไม่ได้แยกออกจากกันด้วยไฟฟ้า แต่สามารถให้พลังงานแม่เหล็กได้เช่นเดียวกับหม้อแปลงมาตรฐานของเราทำให้สามารถใช้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าร่วมกันได้ตามสัดส่วนโดยขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของการคดเคี้ยวระหว่างการเคาะ

วิธีการสร้าง Autotransformer

ตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติสามารถสร้างได้โดยใช้การคำนวณเช่นเดียวกับที่ทำกับหม้อแปลงแบบ step down ปกติยกเว้นด้านที่สอง

ในความเป็นจริงการสร้างหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัตินั้นง่ายกว่าหม้อแปลงมาตรฐานมากเนื่องจากที่นี่เราสามารถกำจัดขดลวดด้านทุติยภูมิและใช้ขดลวดต่อเนื่อง 300 V หรือ 400 V หลักเดียว

โดยพื้นฐานแล้วให้ทำตามขั้นตอนทั้งหมดที่อธิบายไว้ในบทความต่อไปนี้เพียงข้ามการคำนวณด้านรองและใช้การคำนวณด้านข้าง 220 V หลักเท่านั้น

รายละเอียดการคดเคี้ยว

ใช้ 400 V สำหรับโวลต์หลักและ 1 แอมป์สำหรับกระแส เมื่อพันแผลคุณสามารถติดต๊าปข้ามช่วงเวลาต่างๆของขดลวดเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการเพิ่มขึ้นหรือลดลง

ข้อดีและข้อเสียของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ

ในขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติโดยปกติเราจะมีต๊าปขั้นต่ำ 3 ตัวที่ถูกยกเลิกด้วยไฟฟ้าเป็นเอาท์พุต

เนื่องจากการทำงานของขดลวดเดี่ยวทั้งในรูปแบบหลักและแบบทุติยภูมิตัวแปลงอัตโนมัติจึงมีข้อได้เปรียบที่ดีกว่าในการมีขนาดเล็กน้ำหนักเบาและราคาไม่แพงกว่าหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์แบบขดลวดสองชั้นทั่วไป

อย่างไรก็ตามข้อเสียของรถรางอัตโนมัติเกิดขึ้นจากการที่ไม่มีเอาท์พุทที่คดเคี้ยวใด ๆ ของมันแยกด้วยไฟฟ้าจากไฟ AC และอาจทำให้เกิดการช็อตร้ายแรงเมื่อสัมผัสในสภาพเปิด

ข้อดีอื่น ๆ ของตัวเปลี่ยนรูปอัตโนมัติคือรีแอคแตนซ์การรั่วไหลที่ลดลงการสูญเสียที่ลดลงกระแสกระตุ้นที่ลดลงและอัตรา VA ที่เพิ่มขึ้นสำหรับมิติข้อมูลและจำนวนมากที่มีอยู่

ใบสมัคร

ตัวอย่างที่ดีของแอปพลิเคชั่นหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติคือตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าของนักท่องเที่ยวที่ช่วยให้นักเดินทางสามารถเชื่อมต่อเครื่องใช้ไฟฟ้า 230 V กับแหล่งจ่ายไฟ 120 โวลต์หรือตรงกันข้าม

หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติที่มีก๊อกเอาท์พุทหลายตัวสามารถใช้เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าที่ส่วนท้ายของวงจรจำหน่ายแบบขยายเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินที่ลดลง สถานการณ์เดียวกันนี้สามารถควบคุมได้โดยอัตโนมัติผ่านวงจรสวิตชิ่งอิเล็กทรอนิกส์

โดยปกติจะใช้งานผ่าน AVR หรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติซึ่งจะสลับก๊อกต่างๆของตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติผ่านรีเลย์หรือไตรแอคโดยอัตโนมัติเพื่อชดเชยเอาต์พุตตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า

มันทำงานอย่างไร

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นตัวแปลงอัตโนมัติประกอบด้วยขดลวดเพียงเส้นเดียวที่มีขั้วปลาย 2 ขั้ว

อาจมีขั้วอย่างน้อยหนึ่งขั้วอยู่ระหว่างจุดประปาเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น / ลดลงทั่วทั้งจุดประปา ในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเราพบว่าส่วนของขดลวดหลัก (อินพุต) และรอง (เอาต์พุต) มีการหมุนเหมือนกัน

ส่วนนี้เป็นส่วนของขดลวดที่ใช้ร่วมกันโดยทั้งสองหลักและรองโดยทั่วไปเรียกว่า 'ส่วนทั่วไป'

ในขณะที่ส่วนของขดลวดที่ยื่นออกไปจาก 'ส่วนทั่วไป' นี้หรือส่วนที่ไม่ได้ใช้ร่วมกันโดยทั่วไปแล้วส่วนหลักและส่วนรองจะเรียกว่า 'ส่วนชุดข้อมูล'

แรงดันไฟฟ้าหลัก (อินพุต) เชื่อมต่อผ่านสองขั้วที่เหมาะสมซึ่งการจัดอันดับหรือข้อมูลจำเพาะสอดคล้องกับช่วงแหล่งจ่ายอินพุต

แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ (เอาท์พุต) ได้มาจากเทอร์มินัลหรือก๊อกคู่หนึ่งเทอร์มินัลเฉพาะในหมู่เหล่านี้โดยปกติจะเหมือนกันทั้งกับอินพุทและเทอร์มินัลแรงดันเอาต์พุต

ในตัวเปลี่ยนรูปอัตโนมัติเนื่องจากขดลวดเดี่ยวทั้งหมดมีความสม่ำเสมอตามข้อกำหนดของมัน โวลต์ต่อเทิร์น ก็เหมือนกันในทุกจุดประปา ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในแต่ละส่วนของการแตะจะเป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบของมัน

เนื่องจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในขดลวดและแกนแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าจะถูกบวกหรือลบตามสัดส่วนระหว่างขดลวดขึ้นอยู่กับจำนวนรอบ

ตัวอย่างเช่นจุดประปาด้านล่างจะแสดงแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงและกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นโดยอ้างอิงกับสายกราวด์ทั่วไปในขณะที่จุดแตะด้านบนจะแสดงแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับสายกราวด์ทั่วไป

การแตะที่ด้านบนสุดในส่วนซีรีส์จะแสดงแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต

อย่างไรก็ตามการถ่ายโอนกำลังอินพุตและเอาต์พุตจะเหมือนกัน ความหมายผลคูณของแรงดันและกระแสหรือ V x I จะเท่ากันสำหรับส่วนอินพุตและเอาต์พุต

วิธีการคำนวณแรงดันและการหมุน

เนื่องจากพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้ากระแสและจำนวนรอบมีสัดส่วนตามธรรมชาติสูตรสำหรับการคำนวณแอมป์แรงดันไฟฟ้าและจำนวนรอบจึงถูกควบคุมโดยสูตรสากลง่ายๆที่ระบุด้านล่าง:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

ลองดูตัวอย่างต่อไปนี้ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีพารามิเตอร์อย่างน้อยสองพารามิเตอร์ในมือเพื่อกำหนดพารามิเตอร์ที่เหลือในขณะที่คำนวณออโตทรัมเมอร์

ที่นี่เรามีจำนวนรอบและแรงดันไฟฟ้าสำหรับด้านหลักหรือด้านอินพุตของตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติ แต่เราไม่ทราบพารามิเตอร์ที่ด้านเอาต์พุตหรือด้านโหลด

ตอนนี้สมมติว่าเราต้องการให้ N7 แตะที่ด้านเอาต์พุตเพื่อผลิต 300 V AC ผ่านอินพุต AC 220 V ดังนั้นเราสามารถคำนวณด้วยวิธีง่ายๆดังต่อไปนี้:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 รอบ

นี่หมายความว่าถ้าขดลวด N7 มี 681 รอบมันจะสร้าง 300 V ที่ต้องการเมื่อใช้อินพุต 220 V AC

ในทำนองเดียวกันถ้าเราต้องการให้ N2 ที่คดเคี้ยวสร้างแรงดันไฟฟ้าให้บอกว่า 24 V จำนวนรอบของการหมุนส่วนนี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรเดียวกัน:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 รอบ

วิธีการคำนวณคะแนนปัจจุบัน

สำหรับการคำนวณพิกัดกระแสของด้านเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติเราต้องทราบพิกัดกระแสของขดลวดด้านข้าง 220 V ด้วยเช่นกัน สมมติว่านี่คือ 2 แอมป์ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในขดลวด N7 สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรกำลังพื้นฐานต่อไปนี้:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

I7 = 220 x 2/300 = 440/300 = 1.46 แอมป์

สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าในหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติหรือหม้อแปลงชนิดใด ๆ กำลังวัตต์ที่ส่งออกควรจะเท่ากับกำลังไฟฟ้าขาเข้า

วิธีการแปลงหม้อแปลงธรรมดาเป็น Autotransformer

ตามที่กล่าวไว้ในย่อหน้าก่อนหน้าของบทความนี้หม้อแปลงธรรมดาประกอบด้วยขดลวดสองเส้นที่แยกจากกันซึ่งแยกทางไฟฟ้าโดยสร้างด้านหลักและด้านทุติยภูมิตามลำดับ

เนื่องจากขดลวดทั้งสองด้านถูกแยกออกจากกันด้วยไฟฟ้าจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่กำหนดเองขึ้นและลดระดับแรงดันไฟฟ้า AC จากหม้อแปลงเหล่านี้ซึ่งแตกต่างจากตัวแปลงอัตโนมัติ

อย่างไรก็ตามด้วยการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยในหน่วยหม้อแปลงธรรมดาอาจถูกแปลงเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติได้ในระดับหนึ่ง สำหรับสิ่งนี้เราต้องเชื่อมต่อสายไฟด้านหลักกับสายไฟด้านที่สองในรูปแบบ s ดังแสดงในแผนภาพต่อไปนี้:

ที่นี่เราพบหม้อแปลงสเต็ปดาวน์ 25-0-25 V / 220 V ธรรมดาที่ถูกแปลงเป็นตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติขนาดเล็กที่มีประโยชน์เพียงแค่ต่อสายรอง / สายหลักที่เกี่ยวข้อง

เมื่อต่อสายไฟเข้าด้วยกันในลักษณะที่แสดงตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติที่ได้รับการแก้ไขจะช่วยให้ผู้ใช้สามารถรับกระแสไฟหลัก 220 + 25 = 245 AC V หรือไฟเมนแบบขั้นบันได 220 - 25 = 195 AC V เอาต์พุตจากสายเอาต์พุตที่เกี่ยวข้อง




คู่ของ: วงจรอินเวอร์เตอร์ Class-D Sinewave ถัดไป: วงจร Variac สำหรับควบคุมมอเตอร์ DC Shunt ขนาดใหญ่