Descrição
1. Características principais dos autotransformadores
Em comparação com transformadores comuns de enrolamento duplo (transformadores de isolamento), a diferença fundamental dos autotransformadores está na conexão do circuito:
- Transformador comum: Os enrolamentos primário e secundário são completamente isolados eletricamente e a energia é transferida através de acoplamento magnético.
- Autotransformador: Os enrolamentos primário e secundário são conectados eletricamente, com parte da energia transferida através de acoplamento magnético e outra parte conduzida diretamente através do circuito.
Vantagens:
Baixo custo, tamanho pequeno, alta eficiência: Para a mesma capacidade, um autotransformador utiliza menos fio de cobre e chapas de aço silício, economizando materiais, tornando-o mais leve e geralmente alcançando maior eficiência.
Melhor regulação de tensão: Devido à sua menor impedância, as flutuações de tensão com alterações de carga são menores.
Desvantagens:
Falta de isolamento elétrico: Este é o maior risco de segurança. Como a entrada e a saída estão diretamente conectadas no circuito, se o terminal comum estiver conectado incorretamente, a saída poderá transportar alta tensão do lado da entrada, o que é extremamente perigoso.
Corrente de-curto-circuito mais alta: uma impedância mais baixa leva a uma corrente de falha mais alta no caso de um curto-circuito.
Impacto significativo de falhas no enrolamento: Se a parte compartilhada do enrolamento falhar, isso afetará simultaneamente os circuitos primário e secundário.
2.Tipos de Autotransformadores
(1) Classificação por função e aplicação (mais comum)
Este é o método de classificação mais prático, diretamente relacionado ao seu uso.
Partida-redutora de tensão (partida de autotransformador)
Descrição: Este é um dos dispositivos de partida mais clássicos para motores assíncronos CA trifásicos. Ele aplica uma tensão reduzida ao enrolamento do estator do motor durante a partida através de um autotransformador para reduzir a corrente de partida (geralmente pode ser reduzida para 1/4 a 1/3 da corrente de partida-de tensão total). Quando a velocidade do motor se aproxima da velocidade nominal, um interruptor muda para operação em plena-tensão.
Características: Geralmente tem múltiplas tomadas de tensão (como tomadas de 65%, 80%) para escolher para equilibrar o torque inicial e a corrente inicial.
Regulador de Tensão (Autotransformador Ajustável)
Descrição: Trata-se de um autotransformador mono-ou trifásico-com enrolamento secundário que possui contato deslizante (escova de carvão) acionado por volante ou servo motor. Girando o volante, a tensão de saída pode ser ajustada de forma suave e contínua. Muito comum em laboratórios.
Características: A tensão de saída pode ser ajustada de 0V até um pouco acima da tensão de entrada (por exemplo, 0-250V ou 0-430V).
Formas Comuns: Núcleo em anel (para pequena potência) ou núcleo quadrado (para maior potência).
Autotransformador de potência
Descrição: usado em sistemas de energia de alta-tensão para conectar redes de níveis de tensão semelhantes, como conectar redes de 110kV e 220kV ou redes de 220kV e 500kV.
Características: Capacidade extremamente alta (até centenas de milhares de kVA), um dispositivo fundamental no sistema de energia. A sua relação de transformação costuma ser próxima de 1:2, oferecendo vantagens económicas significativas nesta aplicação.
Transformador de tração CA
Descrição: Usado em ferrovias eletrificadas (por exemplo, ferrovias de alta-velocidade). Um enrolamento se conecta à linha aérea (alta tensão) e o outro se conecta à via e ao solo, fornecendo diferentes níveis de tensão à locomotiva.
(2)Classificação por Fase
Autotransformador-monofásico: usado em situações de fonte de alimentação-monofásica, como reguladores de tensão de laboratório, estabilizadores domésticos, etc.
Autotransformador-trifásico: usado em sistemas de alimentação-trifásicos. Podem ser três transformadores-monofásicos combinados ou uma única estrutura central-trifásica. Amplamente utilizado em sistemas de energia e partida de motores industriais.
(3)Classificação por Estrutura de Enrolamento
Autotransformador de-enrolamento único: o tipo mais comum, com apenas um enrolamento que possui derivações.
Autotransformador de-enrolamento duplo: baseado essencialmente em um transformador-de enrolamento duplo regular, com enrolamentos primário e secundário conectados em série, permitindo transformações de tensão e métodos de aterramento específicos. Comumente usado em sistemas de energia.
(4)Classificação por Método de Resfriamento
Autotransformador-do tipo seco: resfriado a ar, comumente usado em ambientes internos, laboratórios ou onde a prevenção contra incêndio é necessária.
Autotransformador imerso em óleo-: os enrolamentos são imersos em óleo isolante, que fornece resfriamento e isolamento. Alta capacidade, usada principalmente em sistemas de energia externos.
3.Aplicações de Autotransformadores
(1) Campo Industrial:
- Partida por Redução de Tensão do Motor: Utilizada para acionar grandes ventiladores, bombas, compressores, etc., para evitar causar impacto excessivo na rede elétrica. Esta é uma de suas aplicações mais clássicas e amplamente utilizadas.
- Regulação de Tensão: Utilizada em oficinas de fábrica para ajustar localmente a tensão de operação dos equipamentos, garantindo que os dispositivos operem na tensão ideal.
(2)Sistema de energia:
- Interconexão de rede: Atua como um transformador de ligação, conectando duas redes de transmissão com níveis de tensão semelhantes (como 132kV/275kV) para transmissão e distribuição eficiente de energia.
- Aterramento do Sistema: Fornece um caminho de aterramento de ponto neutro.
(3) Laboratório e campo de testes:
- Fonte de alimentação CA ajustável: Fornece tensão continuamente ajustável para circuitos experimentais, um equipamento padrão em laboratórios eletrônicos e elétricos.
- Teste de equipamentos: Usado para testes dielétricos de equipamentos elétricos ou testes de desempenho em diferentes tensões.
(4) Campo Doméstico e Comercial:
- Estabilizador de tensão CA: Muitos estabilizadores domésticos usam autotransformadores internos (geralmente aproveitados e comutados automaticamente por meio de um relé) para lidar com a tensão instável da rede elétrica.
- Equipamento de áudio: usado para correspondência de tensão em alguns sistemas-de áudio de última geração.
(5) Trânsito Ferroviário:
Sistema eletrificado de fornecimento de energia ferroviária: fornece a potência de tração necessária para trens de alta-velocidade.
