3. Специальные трансформаторы

3.1. Автотрансформатор

А втотрансформатор – это трансформатор, имеющий одну обмотку, часть которой используется в качестве первичной; или в качестве вторичной. В первом случае он называется повышающим, а во втором − понижающим (рис. 9). Таким образом, первичная и вторичная обмотки автотрансформатора гальванически связаны.

В режиме холостого хода к первичной обмотке с числом витков N₁ подводится напряжение U₁ и по ней идёт ток холостого хода I₁^х.х. Режим холостого хода автотрансформатора ничем не отличается от режима х.х. обычного трансформатора. Напряжение U₁ равномерно распределяется по виткам N₁ первичной обмотки, т.е. на каждый виток обмотки приходится напряжение и₀=U₁/N₁. Следовательно, на вторичной обмотке с числом витков N₂ будет напряжение U₂=и₀N₂=U₁ . Таким образом. для автотрансформатора, как и для обычного, справедлива формула (6).

Р ассмотрим подробнее практически важный частный вариант автотрансформатора – так называемый ЛАТР – лабораторный автотрансформатор. У ЛАТРА первичная обмотка с числом витков N₁ подключается к сети 220 В, а напряжение со вторичной снимается скользящим или роликовым бегунком, позволяющим плавно регулировать число витков N₂ от нуля до N₂^max ≥N₁ (рис. 10), так что выходное напряжение можно плавно (с точностью до одновит-кового и₀) менять от 0 до примерно 250 В. Обычно ЛАТР используется как понижающий трансформатор. В этом случае ток I₂>I₁, и по общим виткам обмоток протекает разностный ток I_об.=I₂−I₁. Ясно. что при U₂→U₁ ток I_об.→0.

Так как обмотка у ЛАТРа только одна, а по общей части её витков к тому же течёт только разностный ток, то потери на нагрев у ЛАТРа заметно меньше, чем у обычного трансформатора. Это одно из его достоинств (наряду с возможностью плавной регулировки выходного напряжения). Главным же недостатком ЛАТРа является гальваническая связанность первичной и вторичной цепей. Это означает, что даже выставив на выходе ЛАТРа напряжение U₂=1 В, мы не избегаем опасности попасть под сетевое напряжение 220 В. Об этом всегда следует помнить и не касаться руками оголённых элементов вторичной цепи, какое бы низкое напряжение на них ни было.

Обмотка ЛАТРа обычно выполняется из толстого провода, поэтому при коротком замыкании во вторичной цепи последствия бывают тяжёлыми: в лучшем случае перегорит обмотка и ЛАТР безвозвратно погибнет.

3.2. Трансформатор тока

Т рансформатор тока предназначен для измерений больших переменных токов, порядка 10…10⁴ А, в различных цепях и линиях. Его первичная обмотка включается последовательно в линию с измеряемым током. Обычно она имеет всего один виток, и этим витком является сам провод линии, который просто пропускается через окно сердечника трансфор-матора (рис. 11), так что искомый ток I₁=N₂I₂. Число витков N₂ делают таким, чтобы ток вторичной обмотки I₂ был бы в пределах 1…5 А.

Подключаемые ко вторичной обмотке измерительные приборы (амперметры) должны иметь небольшое сопротивление, а при их отключении вторичная обмотка должна быть обязательно закорочена, иначе в линию будет внесено большое индуктивное сопротивление одновитковой катушки с железным сердечником, а нескомпенсированный магнитный поток в сердечнике приведёт к его перегреву.