Autotransformátor

Schéma autotransformátoru. Vlevo primární napětí (síť), vpravo napětí odbočky („sekundární napětí“).

Autotransformátor se sekundárním napětím 0-220 V, max. 4 A

Regulační autotransformátor

Autotransformátor je transformátor, u kterého je pro primární i sekundární vinutí používána společná cívka - vinutí. Proto sekundární vinutí v podstatě odpadá a zůstává zde pouze jediné vinutí s odbočkou.

Základní údaje

Název autotransformátor je v češtině i v angličtině odvozen od autoindukce (vlastní indukce v jediné cívce).

Z mechanického hlediska jde o cívku na železném jádře s odbočkami pro primární a pro sekundární napětí. Společnou částí vinutí prochází jen rozdíl primárního a sekundárního proudu. Výhodou autotransformátoru proti transformátoru je, že při stejném výkonu má menší hmotnost železného jádra a menší hmotnost vinutí (mědi). Průřez jádra se volí jen podle výkonu průchozího (rozdílového), nikoli podle výkonu odebíraného. Nevýhodou autotransformátoru je, že nezajišťuje galvanické oddělení primárního a sekundárního obvodu (obě vinutí jsou spojena), což však u výslovně síťových spotřebičů většinou nevadí.

Regulační autotransformátor (též variak) umožňuje plynulé nastavení sekundárního napětí. Obvykle se k tomu používá prstencové železné jádro (toroid), takže odbočka sekundárního vinutí může být realizována pomocí pohyblivého otočného jezdce (sběrače), obvykle vyrobeného z grafitu. Poloha jezdce určuje velikost sekundárního napětí (obdoba jezdce u drátových potenciometrů).

V principu se autotransformátor chová jako indukční dělič napětí. Společná část vinutí je zatížená (zapojená paralelně k zátěži) a rozdílová část vinutí je zapojená sériově.

Výpočty pro autotransformátor

Průchozí výkon:

$P_{p}=U_{s}I_{s}\approx U_{p}I_{p}$

kde P_p je průchozí výkon, U_s je sekundární napětí, I_s je proud odbočky („sekundární“ proud), U_p je primární napětí a I_p je primární proud.

Primární proud:

$I_{p}={\frac {P_{p}}{U_{p}}}$

Sekundární proud:

$I_{s}={\frac {P_{s}}{U_{s}}}$

Proud procházející společným vinutím:

$I_{s}'=I_{s}-I_{p}$

Proud rozdílové části vinutí

1. při sestupném transformačním poměru:

$I_{r}\approx I_{p}$

1. při vzestupném poměru:

$I_{r}\approx I_{s}$ Napětí rozdílového vinutí:

$U_{r}=U_{p}-U_{s}$

Transformátorem přenášený výkon (též vnitřní nebo typový výkon):

$P_{v}=P_{p}\left(1-{\frac {U_{s}}{U_{p}}}\right)$

kde P_p je příkon.

Pro autotransformátor můžeme volit větší proudovou hustotu ve vinutí, např. J = 3 až 3,2 A/mm.

Průměr vodiče společné části:

$d_{s}={\sqrt {\frac {I_{s}}{0,785\cdot J}}}$

Průměr vodiče primární (rozdílové) části:

$d_{p}={\sqrt {\frac {I_{r}}{0,785\cdot J}}}$

Využití

Autotransformátory často najdeme jako regulovatelné zdroje střídavého napětí v elektrických laboratořích. Používá se také v trakčních kolejových vozidlech (elektrické lokomotivy), kde je hlavní výhodou menší hmotnost autotransformátoru.

Odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Autotransformátor na Wikimedia Commons

Literatura

• Ottův slovník naučný nové doby, heslo Autotransformátory. Sv. 1, str. 375