Tanım
1. Ototransformatörlerin Temel Özellikleri
Sıradan çift-sargılı transformatörlerle (izolasyon transformatörleri) karşılaştırıldığında, ototransformatörlerin temel farkı devre bağlantısında yatmaktadır:
- Sıradan Transformatör: Birincil ve ikincil sargılar elektriksel olarak tamamen yalıtılmıştır ve enerji, manyetik bağlantı yoluyla aktarılır.
- Ototransformatör: Birincil ve ikincil sargılar elektriksel olarak birbirine bağlıdır; enerjinin bir kısmı manyetik bağlantı yoluyla aktarılır ve diğer kısmı doğrudan devre üzerinden iletilir.
Avantajları:
Düşük maliyet, küçük boyut, yüksek verimlilik: Bir ototransformatör, aynı kapasite için daha az bakır tel ve silikon çelik levha kullanır, malzemelerden tasarruf sağlar, onu daha hafif hale getirir ve genel olarak daha yüksek verim elde eder.
Daha iyi voltaj regülasyonu: Düşük empedansı nedeniyle yük değişimlerindeki voltaj dalgalanmaları daha küçüktür.
Dezavantajları:
Elektrik izolasyonunun olmaması: Bu en büyük güvenlik riskidir. Giriş ve çıkış devreye doğrudan bağlı olduğundan, ortak terminalin yanlış bağlanması durumunda çıkış, giriş tarafından yüksek voltaj taşıyabilir ve bu son derece tehlikelidir.
Daha yüksek kısa-devre akımı: Daha düşük empedans, kısa devre durumunda daha yüksek arıza akımına yol açar.
Sargı hatalarından kaynaklanan önemli etki: Sargının ortak kısmı arızalanırsa, bu durum hem birincil hem de ikincil devreleri aynı anda etkileyecektir.
2. Ototransformatörlerin Türleri
(1) İşlev ve Uygulamaya Göre Sınıflandırma (En Yaygın)
Bu, kullanımıyla doğrudan ilgili olan en pratik sınıflandırma yöntemidir.
Gerilim-Düşürücü Başlatıcı (Ototransformatör Başlatıcı)
Açıklama: Bu, üç-fazlı AC asenkron motorlar için en klasik başlatma cihazlarından biridir. Başlangıç akımını azaltmak için başlatma sırasında bir ototransformatör yoluyla motor stator sargısına azaltılmış bir voltaj uygular (genellikle tam-voltajlı başlatma akımının 1/4 ila 1/3'üne düşürülebilir). Motor hızı nominal hıza yaklaştığında bir anahtar onu tam-voltajda çalışmaya değiştirir.
Özellikler: Başlangıç torkunu ve başlangıç akımını dengelemek için genellikle birden fazla voltaj kademesi (%65, %80 kademeleri gibi) bulunur.
Voltaj Regülatörü (Ayarlanabilir Ototransformatör)
Açıklama: Bu, bir el çarkı veya servo motor tarafından çalıştırılan kayan bir kontağa (karbon fırça) sahip ikincil sargısı olan tek-fazlı veya üç-fazlı bir ototransformatördür. El çarkını çevirerek çıkış voltajı sorunsuz ve sürekli olarak ayarlanabilir. Laboratuvarlarda çok yaygındır.
Özellikler: Çıkış voltajı 0V'tan giriş voltajının biraz üstüne kadar ayarlanabilir (örn. 0-250V veya 0-430V).
Ortak Formlar: Halka çekirdek (küçük güç için) veya kare çekirdek (daha büyük güç için).
Güç Ototransformatörü
Açıklama: 110kV ve 220kV şebekeleri veya 220kV ve 500kV şebekelerini bağlamak gibi benzer gerilim seviyelerindeki şebekeleri bağlamak için yüksek-gerilimli güç sistemlerinde kullanılır.
Özellikler: Güç sistemindeki önemli bir cihaz olan son derece yüksek kapasite (yüzbinlerce kVA'ya kadar). Dönüşüm oranı genellikle 1:2'ye yakındır ve bu uygulamada önemli ekonomik avantajlar sunar.
AC Çekiş Trafosu
Açıklama: Elektrikli demiryollarında kullanılır (örneğin, yüksek-hızlı tren). Sargılardan biri havai hatta (yüksek voltaj), diğeri ise ray ve toprağa bağlanarak lokomotife farklı voltaj seviyeleri sağlar.
(2)Faza Göre Sınıflandırma
Tek-Fazlı Ototransformatör: Laboratuvar voltaj regülatörleri, ev stabilizatörleri vb. gibi tek-fazlı güç kaynağı durumlarında kullanılır.
Üç-Fazlı Ototransformatör: Üç-fazlı güç kaynağı sistemlerinde kullanılır. Birleştirilmiş üç tek-fazlı transformatör veya tek bir üç-fazlı çekirdek yapısı olabilir. Güç sistemlerinde ve endüstriyel motor çalıştırmada yaygın olarak kullanılır.
(3) Sargı Yapısına Göre Sınıflandırma
Tek-Sargılı Ototransformatör: En yaygın tür olup, yalnızca tek bir sargının kademeleri vardır.
Çift-Sargılı Ototransformatör: Temel olarak, birincil ve ikincil sargıların seri olarak bağlandığı, belirli voltaj dönüşümlerine ve topraklama yöntemlerine olanak tanıyan normal bir çift-sargılı transformatöre dayanır. Yaygın olarak güç sistemlerinde kullanılır.
(4)Soğutma Yöntemine Göre Sınıflandırma
Kuru-Tip Ototransformatör: Havayla soğutulur, genellikle iç mekanlarda, laboratuvarlarda veya yangın önlemenin gerekli olduğu yerlerde kullanılır.
Yağ-Batırılmış Ototransformatör: Sargılar, soğutma ve izolasyon sağlayan izolasyon yağına batırılır. Yüksek kapasite, çoğunlukla dış mekan güç sistemlerinde kullanılır.
3.Ototransformatörlerin Uygulamaları
(1)Endüstriyel Alan:
- Motor Gerilimi Düşürme Başlatma: Elektrik şebekesinde aşırı etki oluşmasını önlemek amacıyla büyük fanları, pompaları, kompresörleri vb. çalıştırmak için kullanılır. Bu onun en klasik ve yaygın olarak kullanılan uygulamalarından biridir.
- Voltaj Düzenlemesi: Fabrika atölyelerinde ekipmanın çalışma voltajını yerel olarak ayarlamak ve cihazların optimum voltajda çalışmasını sağlamak için kullanılır.
(2)Güç Sistemi:
- Şebeke Bağlantısı: Verimli enerji iletimi ve dağıtımı için benzer voltaj seviyelerine (132kV/275kV gibi) sahip iki iletim ağını birbirine bağlayan bir bağlantı transformatörü görevi görür.
- Sistem Topraklaması: Nötr nokta topraklama yolu sağlar.
(3)Laboratuvar ve Test Alanı:
- Ayarlanabilir AC Güç Kaynağı: Elektronik ve elektrik laboratuvarlarında standart bir ekipman olan deney devreleri için sürekli olarak ayarlanabilir voltaj sağlar.
- Ekipman Testi: Elektrikli ekipmanın dielektrik testi veya farklı voltajlarda performans testi için kullanılır.
(4) Ev ve Ticari Alan:
- AC Voltaj Sabitleyici: Birçok ev tipi stabilizatör, dengesiz şebeke voltajıyla başa çıkmak için içeride ototransformatörler kullanır (genellikle bir röle aracılığıyla bağlanır ve otomatik olarak değiştirilir).
- Ses Ekipmanı: Bazı ileri teknoloji ses sistemlerinde{0}voltaj eşleştirmesi için kullanılır.
(5)Demiryolu Taşımacılığı:
Elektrikli Demiryolu Güç Kaynağı Sistemi: Yüksek-hızlı trenler için gerekli çekiş gücünü sağlar.
