Avtotransformator bu shunday transformatorki, unda chulg‘amlar orasida magnit bog‘lanishdan tashqari elektrik bog‘lanish ham mavjud

Avtotransformatorlar
Avtotransformator – bu shunday transformatorki, unda chulg‘amlar orasida magnit bog‘lanishdan tashqari elektrik bog‘lanish ham mavjud. Oddiy transformatorning chulg‘amlarini avtotransformator sxemasi bo‘yicha yig‘ish mumkin. Buning uchun Ax klemmalarni (3.2,a-rasm) birlamchi tarmoqqa ulab, ax klemmalari esa yuklanish Zyuk klemmalariga ulansa, pasaytiruvchi transfor­mator hosil bo‘ladi. Agar ax chiqish klemmalarini birlamchi tarmoqqa ulansa va Ax klemmalariga Zyuk ulansa, kuchaytiruvchi transformator hosil bo‘ladi.

3.2-rasm. Bir fazali pasaytiruvchi avtotransformatorning elektromagnit (a) va prinsipial (b) sxemalari
Pasaytiruvchi transformator ishlashini batafsil ko‘raylik. Chulg‘am wax bir vaqtning o‘zida birlamchi va ikkilamchi chulg‘am­larning tarkibiy qismlaridir. Bu chulg‘amdan I12 toki oqadi. Nuqta a uchun toklar tenglamasini yozamiz
, (3.5)
yoki  , (3.6)
ya’ni, wax o‘ramdan I2 va I1 toklarning algebraik yig‘indisiga teng bo‘lgan I12 toki oqadi. Agan avtotransformator transformatsiyalash koeffitsienti kA=wAx/wax, birga yaqin bo‘lsa, u holda I1 i I2 bir-biridan farqi kam bo‘ladi, ular algebraik yig‘indisi esa juda kichik qiymat hisoblanadi. Bu vaziyat wax o‘ramlarni kichik kesim yuzasiga ega bo‘lgan simdan yasash imkonini beradi. Birlamchi chulg‘amdan ikkilamchi chulg‘amga uzatilayotgan avtotrans­for­matorning uzatish quvvati Suzat=U2I2 tushunchasini kiritamiz. Bundan tashqari, birlamchi chulg‘amdan ikkilamchi chulg‘amga magnit oqimi orqali o‘tkazilayotgan hisobiy quvvat degan miqdor ham qo‘llaniladi. Bu quvvatni hisobiy deyishlaridan maqsad, trans­for­matorning og‘irligi va gabaritlari shu quvvatga bog‘liqdir. Transformatorlarda barcha uzatiluvchi quvvat elektro­magnit quvvatidir, chunki ularda transformator chulg‘amlari orasida faqat magnit bog‘lanish mavjuddir. Avtotransfor­matorlarda esa, birlamchi va ikkilamchi chulg‘amlar orasida magnit bog‘lanishdan tashqari, elektrik bog‘lanish ham mavjuddir. Shu sababli hisobiy quvvat uzatiluvchi quvvatning bir qisminigina tashkil etadi, qolgan qismi bir chulg‘amdan ikkinchisiga uzatilish­da magnit oqim ta’sirisiz o‘tadi. Buning isboti sifatida avtotransformatorning uzatiluvchi quvvatini tashkil etuvchilarga ajratamiz Suzat = U2I2 . Buning uchun (3.5)dan foydalanamiz. Bu ifodani uzatish quvvati ifodasiga qo‘ysak, quyidagini hosil qilamiz
S_uzat =U₂I₂=U₂(I1+I₁₂)=U₂I₁+U₂I₁₂=S_e+S_xisob. (3.7)
bunda S_e=U₂I₁,—elektrik bog‘lanish natijasida avtotransfor­mator birlamchi zanjiridan ikkilamchi zanjiriga uzatilayotgan elektr quvvati.
Shunday qilib, avtotransformatorning S_xtsob = U₂I₁₂ hisobiy quvvati, uzatilayotgan quvvatning bir qisminigina tashkil etar ekan. Bu esa, avtotransformator ishlab chiqarish uchun magnit o‘zakni transformatorlardagiga nisbatan kichik kesim yuzasi tanlash imkonini berar ekan.
Chulg‘amning o‘rtacha uzunligi ham kamayadi; natijada mis sarflanishi kamayadi. Shu bilan birga, magnit o‘zak va misdagi energiya isrofi kamayadi, avtotransformator f.i.k. ortadi.
Shunday qilib, avtotransformator bir hil quvvatli trasfor­matordan quyidagi afzalliklari bilan farqlanadi:
aktiv materiallar (mis, elektrotexnik po‘lat)ning kam sarflanishi;
f.i.k.ning yuqoriligi (katta quvvatli avtotransformator­larda f.i.k. 99,7% gacha bo‘ladi);
gabaritining kichikligi;
narxining pastligi.
Avtotransformatorning o‘rnatilgan quvvati oshgan sari, uning yuqorida keltirilgan afzalliklari kattaroq bo‘ladi.
Birlamchi zanjirdan ikkilamchi chulg‘amga elektrik bog‘lanish tufayli o‘tkazilayotgan elektrik quvvat SE , quyidagi ifoda bilan aniqlanadi
S_e = U₂I₁=U₂I₂/kA=Spr/kA, (3.8)
ya’ni, SE transformatsiyalash koeffitsienti kA ga teskari proporsional ekan.
3.3-rasmdan ko‘rinadiki, kichik transformatsiyalash koeffit­sienti bo‘lganda oddiy transformatorlarning o‘rniga avtotransformatorlarni qo‘llash bilan katta yutuqlarga erishish mumkin. Masalan, kA = 1 bo‘lganda avtotransformatorning barcha quvvati (SE/Suzat = 1) ikkilamchi chulg‘amga zanjirlar orasidagi elektrik bog‘lanish tufayli o‘tadi.

3.3-rasm. SЭ/ Suzat qiymatning Transformatsiyalash koeffisiyentiga bog‘liqligi

3.4-rasm. Uch fazali avtotransformator

Avtotransformatorlar qo‘llashning eng maqsadga muvofiq rejimi transformatsiyalash koeffit­sientining kA < 2 dir. Transfor­matsiyalash koeffitsienti katta bo‘lganda avtotransformator eng katta kamchilik­lari quyidagilardan iborat:
1. Avtotransformator pasaytiruvchi bo‘lganda q.t. toki kattaligidir. 3.2-rasmdagi a va x klemmalar qisqa tutashtirilganda U1 kuchlanish chulg‘am­ning juda kichik q.t. qarshiligiga ega bo‘lgan o‘ramlar soni Aa ga qo‘yilgan bo‘ladi. Bunda avtotransformator q.t.ning xavfli ta’siridan o‘z-o‘zini himoya qilaolmaydi. Shu sababli, q.t. toklari avtotransformator zanjiriga ulangan boshqa elektr qurilmalar hisobiga cheklanadi.
2. YUK chulg‘ami va QK tomoni orasidagi elektrik bog‘lanish; bu barcha chulg‘amlarni kuchaytirilgan darajada elektr izolyasiyalashni talab etali.
3. Avtotransformatorlar kuchlanishni pasaytiruvchi sxema­larda qo‘llanilganda QK tarmog‘i o‘tkazgichlari va zaminlovchi o‘tkazgichlar orasida, YUK tomonidagi faza va zamin orasidagi kuchlanishga yaqin bo‘lgan kuchlanish hosil bo‘ladi.
4. Xizmat ko‘rsatuvchi personalning xavfsizligini ta’minlash maqsadida, YUK tarmog‘i kuchlanishini bevosita iste’molchiga ulangan QK zanjiri qiymatigacha pasaytirishda avtotransfor­matordan foydalanish mumkin emas.
Avtotransformatorlar katta quvvatli elektr motorlarining ishga tushirish toklarini pasaytirish uchun o‘zgaruvchan tok elektr yuritmalarida qo‘llaniladi, shu­ning­dek elektr metallurgik pechlarning ishlash rejimlarini boshqarish uchun ham ishlatiladi. Kichik quvvatli avtotrans­for­matorlar radio, axborotlashtirish va avtomatika tizim­larida ham ishlatiladi.
Texnikada o‘zgaruvchan transformatsiyalash koeffitsientiga ega bo‘lgan avtotransformatorlar keng qo‘llaniladi. Bunday vaziyatlarda ikkilamchi kuchlanish qiymatini o‘zgartirish uchun, avtotransformator o‘ramlar soni waxni o‘zgartiruvchi qurilma bilan jihozlanadi (3.2-rasm). Buni amalga oshirish uchun yoki qayta ulagichdan, yoki izolyasiyadan tozalangan chulg‘am o‘ramlarida sirpanuvchi kontakt (shchetkalar)dan foydalaniladi. Bunday transformatorlar kuchlanish rostlagichlari deyiladi va bir fazali va uch fazali bo‘lishi mumkin.