6.7 Автотрансформатори

У конструктивному відношенні автотрансформатор подібний трансформатору. На феромагнітному магнітопроводі у нього знаходяться дві послідовно сполучені обмотки. На відміну від трансформатора між обмотками є не тільки магнітний, але й електричний зв'язок. Обмотка нижчої напруги є загальною і виконується з проводу меншого поперечного перетину [4].

Схема понижуючого автотрансформатора, показана на рисунку 6.7. Напруга підводиться до затискачів 0 – 2 первинної обмотки з числом витків . Вторинна обмотка 0 – 1 складається звитків, і.

При холостому ході, нехтуючи падінням напруги в первинній обмотці, можна записати аналогічно (6.25), (6.28), (6.29) рівняння електричного стану для первинної і вторинної обмоток при синусоїдальній формі напруги:

(6.39)(6.40)

Відношення напруг первинної і вторинної обмоток (6.39), (6.40) при холостому ході називають коефіцієнтом трансформації:

(6.41)

Аналогічно (6.32), нехтуючи втратами потужності в обмотках і магнітопроводі автотрансформатора, що працює під навантаженням, запишемо

.

Звідкіля отримуємо:

(6.42)

Рисунок 6.7 – Схема понижуючого автотрансформатора

Таким чином, основні співвідношення трансформатора залишаються без змін і для автотрансформатора.

Переваги автотрансформаторів перед трансформаторами однакової корисної потужності полягають у менших витратах проводу та сталі, менших втратах енергії. Переваги значніші при менших коефіцієнтах трансформації. За цим критерієм доцільно використовувати автотрансформатори при коефіцієнтах транс­формації до 2. Недоліком автотранс­форматорів є електричний зв'язок між мережею і навантаженням [4].

6.8 Магнітні підсилювачі

Магнітний підсилювач це електротехнічний пристрій, призначений для керування змінними потужними струмами навантаження підмагнічуванням феромагнітного осердя малопотужним постійним струмом. Принцип дії підсилювача базується на зміні індуктивного опору котушки у результаті підмагнічування осердя (підрозділ 6.5).

Простіший підсилювач (рисунок 6.8, а) складається з трансформаторів Тр1 і Tp2, первинні обмотки яких увімкнені послідовно з навантаженням у ланцюг мережі змінної напруги [3, 4]. Вторинні обмотки увімкнені зустрічно, і через них протікає струм керуванняIк джерела сигналу . Зустрічне увімкнення вторинних обмоток забезпечує компенсацію напруги мережіу ланцюзі керування.

При нульовому струмі керування (= 0) первинні обмотки трансформаторів мають великий індуктивний опір, і через опір Zн протікає малий струм (рисунок 6.8, б, точка 1). При збільшенні струмуIк осердя підмагнічується, індуктивний опір первинних обмоток падає і струм навантаження зростає. Від напряму струму керування магнітна проникність осердь не залежить і тому залежність є симетричною відносно вертикальної осі (рисунок 6.8, б). Робоча ділянка знаходиться в межах 1...2, або 1...3 кривої. Потужність у навантажені значно перевищує потужність у ланцюзі керування, яка витрачається на подолання омічних опорів вторинних обмоток.

Рисунок 6.8 – Схема магнітного підсилювача (а) та

залежність струму навантаження від струму керування (б)

Якщо через навантаження повинен протікати постійний струм, то до складу магнітного підсилювача уводять випрямляч. На рисунку 6.9 наведена схема магнітного підсилювача з зовнішнім зворотним зв'язком. Постійний струм зворотного зв'язку, отриманий випрямлячем (діоди VD1...VD4), протікає через обмотку зворотного зв'язку . Такий підсилювач потребує меншої потужності від джерела керування.

Рисунок 6.9 – Магнітний підсилювач з зовнішнім зворотним зв'язком

Позитивні якості магнітних підсилювачів: високий ККД; значне підсилення; можуть бути виконані практично на будь-яку потужність; не містить рухомих деталей. Недоліки у порівнянні з електронними підсилювачами: малий діапазон частот, значні габарити і вага.

У техніці використовують складніші двотактні магнітні підсилювачі. В цих пристроях при зміні полярності сигналу керування змінюється полярність (фаза) вихідної напруги. Їх будують з'єднанням двох однотактних підсилювачів за мостовою або диференціальною схемами. За схемою вмикання навантаження двотактні підсилювачі виконують з магнітним або електричним підсумовуванням вихідних сигналів [4].