Transformadores e autotransformadores - qual é a diferença e o recurso

Vários equipamentos elétricos e redes elétricas modernas, como um todo, usam principalmente CA em seu trabalho. Motores de corrente alternada alimentam motores, fornos de indução, máquinas-ferramentas, computadores, aquecedores, aquecedores elétricos, dispositivos de iluminação, eletrodomésticos.

É impossível superestimar a importância da corrente alternada para o mundo moderno. No entanto, a alta tensão é usada para transmitir energia elétrica a longas distâncias. E a técnica requer baixa voltagem para sua fonte de alimentação - 110, 220 ou 380 volts.

Portanto, depois de transmitir à distância, a tensão deve ser reduzida. A redução é realizada em etapas usando transformadores e autotransformadores.

Em geral, os transformadores estão para cima e para baixo. Os transformadores de expansão são instalados nas usinas de geração, onde aumentam a tensão alternada recebida do gerador para centenas de milhares e até um milhão de volts, adequados para transmissão em longas distâncias com perda mínima de energia. E então essa alta tensão é reduzida novamente com a ajuda de transformadores.

Um transformador de energia ou rede convencional é uma unidade eletromagnética cujo objetivo é alterar o valor efetivo da tensão alternada fornecida ao seu enrolamento primário. O transformador canônico possui vários enrolamentos, mas pelo menos dois - primário e secundário.

As voltas de todos os enrolamentos do transformador envolvem um núcleo magnético comum - o núcleo. Uma tensão é aplicada ao enrolamento primário, cujo valor deve ser alterado, um consumidor ou uma rede com soquetes, da qual inúmeros consumidores serão alimentados, é conectado ao enrolamento secundário (secundário) (enrolamentos).

Mais informações sobre o transformador de dispositivo, consulte aqui:Como o transformador é organizado e funcionando, quais características são levadas em consideração durante a operação

A operação do transformador é baseada na lei da indução eletromagnética de Faraday. Quando uma corrente alternada flui através das voltas do enrolamento primário, um campo eletromagnético alternado de uma dada corrente atua no espaço dentro do (principalmente) enrolamento.

Este campo magnético alternado é capaz de induzir a indução de EMF no enrolamento secundário, que cobre o espaço de ação do fluxo magnético do enrolamento primário. Em um transformador convencional, os enrolamentos primários são isolados galvanicamente do primário.

Em um autotransformador, parte das voltas do enrolamento primário é usada como secundária. É aconselhável usar autotransformadores quando a tensão precisar ser reduzida apenas um pouco, não às vezes, como os transformadores convencionais, mas, por exemplo, 0,7 vezes.

Assim, a principal diferença entre um transformador e um autotransformador é que, em um transformador convencional, os enrolamentos são eletricamente isolados um do outro, e os enrolamentos do autotransformador têm espiras comuns e, portanto, estão sempre galvanicamente conectados. Com um transformador, cada enrolamento tem pelo menos dois terminais próprios; com um autotransformador, um terminal sempre será comum aos enrolamentos primário e secundário.

Os autotransformadores são amplamente utilizados em redes com tensões superiores a 100 kV, pois com a redução gradual da tensão, quando é claro que os enrolamentos do transformador final serão isolados galvanicamente, a ausência de isolamento galvânico no estágio do autotransformador não é crítica.

Mas, do ponto de vista econômico, os autotransformadores são muito mais lucrativos que os comuns. Eles têm menos perda nos enrolamentos devido a menos cobre nos fios do que os transformadores convencionais de potência semelhante.

O tamanho do autotransformador com a mesma potência é menor - menos custos com material e núcleo. Os autotransformadores têm uma eficiência mais alta, porque apenas uma parte do fluxo magnético é submetida à conversão. E, em geral, o custo de um autotransformador é menor.

As desvantagens do autotransformador, diferentemente do habitual, incluem a falta de isolamento galvânico entre os circuitos primário e secundário. Se o isolamento for quebrado por qualquer motivo, o enrolamento de baixa tensão estará sob alta tensão. Portanto, os autotransformadores geralmente não são usados ​​na vida cotidiana, de modo a não expor a pessoa comum ao perigo de choque elétrico.

Em tensões de até 1000 volts, os autotransformadores são usados ​​para regular a tensão na forma de dispositivos de laboratório - autotransformadores de laboratório (LATRs) e como parte dos estabilizadores eletromecânicos de tensão (consulte Estabilizadores de tensão de rede de 220V - comparação de vários tipos, vantagens e desvantagens)