مقاله ای درباره اتو ترانسفورماتور

سرویس آموزشو آزمون برق نیوز: اتوترانسفورماتور (گاهی به آن «اتوفورمر» هم می گویند) گونه ای ترانسفورمر الکتریکی است که تنها یک سیم پیچ دارد. سیم پیچ اتوترانسفورماتور حداقل سه نقطه برای اتصال الکتریکی دارد که به آن ها تپ می گویند. ولتاژ ورودی و بار الکتریکی به دو تپ متصل می شوند و یک تپ که در انتهای سیم پیچ قرار دارد مشترک است. هر تپ می تواند با منابع ولتاژی و بار الکتریکی متفاوتی ارتباط داشته باشد. سیم پیچ موجود در اتوترانسفورماتور در واقع می تواند عمل سیم پیچ های اولیه و ثانویه موجود در ترانسفورمر را انجام دهد.

عملکرد:

در برق تک فاز، اتوترانسفورماتور بازده ای معادل ۴۰ الی ۱۱۵ درصد ولتاژ ورودی را دارد. نسبت ولتاژهای ثانویه به اولیه برابر است با نسبت تعداد دورهای سیم پیچی که ولتاژ به آن وصل می شود. برای مثال، وصل شدن به مرکز و پایین سیم پیچ اتوترانسفورماتور، ولتاژ را نصف می کند، یعنی ۵۰ درصد. بسته به شرایطی که اتوترانسفورماتور قرار است در آن کار کند، آن قسمت از سیم پیچ که تنها در ولتاژ زیاد (جریان کم) استفاده می شود ممکن است با سیم های کم ضخامت تر ساخته شده باشد، با این وجود کل سیم پیچ مستقیما به هم اتصال الکتریکی دارد.

محدودیت ها:

بر خلاف ترانسفورماتورهای معمولی که سیم پیچ اولیه و ثانویهٔ آن ها از نظر الکتریکی ایزوله (جدا) هستند، در اتوترانسفورماتورها بین این دو ارتباط الکتریکی وجود دارد و بنابراین اگر سیم نول ورودی زمین نشده باشد، سیم نول خروجی هم زمین نخواهد بود. بروز اشکل در عایق بندی سیم پیچ یک اتوترانسفورماتور می تواند منجر به اعمال کل ولتاژ ورودی بر خروجی گردد. قطعاُ به هنگام استفاده از اتوترانسفورماتور با کاربردهای ذکر شده، قضیهٔ عایق بندی یک مسئلهٔ ایمنی بسیار مهم است.
از آنجایی که اتوترانسفورماتورها به سیم پیچ های کوتاهتر و هستهٔ کوچکتری نیاز دارند، برای کاربرد هایی که قدرت در آن مهم است، بهتر و به صرفه تر از ترانسفورماتورهای معمولی هستند. همچنین نسبت بازده ولتاژی آن سه برابر ترانسفورمر معمولی است؛ با این وجود از لحاظ اقتصادی ترانسفورمر معمولی به نسبت ارزانتر از اتوترانسفورماتور است.

کاربردهای اتو ترا نسفورمر در جریان پرفشار سه فاز:

یک اتوترانسفورماتور محدودیت های خاصی به منظور جلوگیری از جریان های هم سو دارد. اتوترانسفورماتورهای سه فاز بزرگ ممکن است سیم پیچ های دفن شده زیر خاک داشته باشند که اتصالی به بیرون مخزن ندارند، این سیم پیچ ها به منظور جذب جریان های هم سو، زیر خاک دفن می شوند. نوع خاصی از اتوترانسفورماتور که به آن زیگزاگ می گویند به منظور زمین کردن بر روی سیستم سه فاز استفاده می شود که هیچ نوع اتصالی به زمین ندارد. یک ترانسفورمر زیگزاگ مسیری را برای عبور جریانی که در سه فاز مشترک است، فراهم می کند که به این نوع جریان، جریان مؤلفهٔ صفر می گویند.
همچون ترانسفورماتورهای چندسیم پیچه، در اتوترانسفورماتورها نیز از خاصیت میدان مغناطیسی متغیر با زمان برای تبدیل ولتاژ استفاده می شود و بنابراین اتوترانسفورماتورها در جریان های مستقیم کاربردی ندراند.

کاربردها:

اتوترانسفورماتورها در بسیاری از موارد در کاربردهای قدرتی برای به کار انداختن سیستم های به هم پیوسته با ولتاژهای مختلف استفاده می شود. برای مثال در ولتاژ عبوری kV ۱۳۸ تا kV۶۶.
کاربرد دیگر اتوترانسفورماتور در صنعت برای یک سو ویک جهت ساختن ولتاژ در ماشین آلات مختلف است برای مثال: برای تبدیل ولتاژ ورودی ۴۸۰ ولت به ۶۰۰ ولت. این دستگاه ها اغلب فقط بین دو باند ولتاژ اصلی داخلی (۱۰۰ تا ۱۳۰ و ۲۰۰ تا ۲۵۰) تبدیل می شوند. خطوط بین KV۴۰۰ و ۲۷۵ Kv شبکه های "super grid"، اتوترانسفورماتورهای سه فازی با tapهای خروجی مشترک هستند. بر روی خطوط قوی روستایی اتوترانسفورماتورهایی با tapهای اتوماتیکی قرار دارند که یک دستگاه تنظیم کنندهٔ ولتاژ در آن نصب شده است تا استفاده کنندگان دور از شبکهٔ خطوط هم بتوانند از همان ولتاژ متوسطی که به منبع وصل شده استفاده کنند. قسمت متغیر اتوترانسفورماتور می تواند افت پتانسیل را در طول خطوط جبران کند.
در کاربردهای صوتی از اتوترانسفورماتورهای نصب شده به منظور هما هنگ کردن گوینده با سیستم صوتی با ولتاژ داﺋمی استفاده می شود و همچنین در مورد مقاومت ها، آن را بین میکروفن با مقاومت پایین و یک تقویت کننده با مقاومت بالا قرار می دهند.

 

 

اتوترانسفورماتور متغیر:

یک اتوترانسفورماتور متغیر از اتصال ثانویه sliding-brush و هسته مارپیچی تشکیل شده است. در آن پوشش (عایق) برای نشان دادن سیم پیچ مسی کنار گذاشته شده است. همانند ترانسفورمر دو سیم پیچی، اتوترانسفورماتور با تعدادی بند که به آن tap می گویند و کلیدهای خودکار سازماندهی شده اند تا این وسیله بتواند به عنوان تنظیم کننده خودکار ولتاژ به منظور نگه داری ولتاژ یکنواخت عمل کند. هم چنین از اتوترانسفورماتور به منظور شبیه سازی وضعیت low line برای تست کردن استفاده می شود. کاربرد دیگر آن در چراغ های چشمک زن است که مانع تولید EMI در آن می شود.
با برداشتن حفاظ سیم پیچ و ساختن اتصال ثانویه میان sliding-brush، اتوترانسفورماتور به آرامی ولتاژ را کنترل می کند. این دستگاه در طرح هایی که ولتاژ پایین استفاده می شود، قابل اجرا است. این دستگاه به عنوان ترانسفورمر متغیر AC یا به صورت عمومی با نام واریاک (variac) شناخته می شود.
از سال ۱۹۳۴ تا ۲۰۰۲، واریاک (variac) یک علامت تجاری در مخابرات برای اتوترانسفورماتور متغیر بود بدین منظور که این دستگاه به راحتی ولتاژ ورودی َAC را به ولتاژهای خروجی متنوعی تبدیل می کرد. در سال 2004 Instrument Service Equipment)ISE) به جای علامت variac به کار برده شد. و امروزه برای توصیف اتوترانسفورماتورهای متغیری که توسط کارخانه های مختلف ساخته می شود از این علامت استفاده می شود.