Autotransformador 【Exemplos e operação】 _ Ingtelect

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Por: Carlos Julián 0 comentários
Autotransformador
Em nossos artigos sobre  transformadores  , falamos sobre os
tipos de enrolamentos, como eles funcionam, como estão
conectados e todos os tipos de cálculos são feitos, mas há algo
sobre o qual também precisamos escrever, e é sobre 
autotransformadores.
Os enrolamentos primário e secundário de um
autotransformador são interligados elétrica e
magneticamente, reduzindo o custo dos transformadores
convencionais.
Ao contrário do transformador de potencial anterior, que possui
dois enrolamentos isolados eletricamente - primário e secundário,
um  autotransformador  possui apenas um enrolamento de
tensão comum em ambos os lados. Este único enrolamento é
“conectado” em vários pontos ao longo de seu comprimento para
fornecer uma porcentagem da alimentação de tensão primária
em sua carga secundária. Então o  autotransformador  tem o
núcleo magnético usual, mas tem apenas um enrolamento,
que é comum para o circuito primário e secundário .
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Portanto, em um autotransformador, os enrolamentos primário e
secundário estão ligados entre si elétrica e magneticamente. A
principal vantagem desse tipo de projeto de transformador é que
ele pode ser muito mais barato para a mesma classi�cação VA,
mas a maior desvantagem de um autotransformador é que ele
não tem o isolamento do enrolamento primário / secundário de
um transformador de bobina dupla convencional.
A seção do enrolamento designada como a parte primária do
enrolamento é conectada à fonte de alimentação CA e a
secundária faz parte deste enrolamento primário. Um
autotransformador também pode ser usado para aumentar
ou diminuir a tensão de alimentação invertendo as conexões .
Se o primário for todo o enrolamento e estiver conectado a uma
fonte de energia, e o circuito secundário for conectado por meio
de apenas uma parte do enrolamento, então a tensão secundária
é “reduzida” como pode ser visto na imagem a seguir.
CONTEÚDO
1 O que acontece no projeto de um autotransformador?
1.1 Autotransformador com vários pontos de derivação
1.2 Como marcar os terminais de um autotransformador
2 Exemplo trabalhado de Autotransformadores
3 Desvantagens de um autotransformador
4 Autotransformador Variável
4.1 Projeto de um autotransformador variável
O que acontece no projeto de um
autotransformador?
Quando a corrente primária  I P  �ui através de um único
enrolamento na direção da seta, conforme mostrado, a corrente
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secundária  I S  �ui na direção oposta. Portanto, na porção do
enrolamento que gera a tensão do secundário  V S  a corrente que
�ui para fora do enrolamento é a diferença de  que P  e  I S  .
O  autotransformador  também pode ser construído com mais
de um único ponto de derivação. Os autotransformadores podem
ser usados para fornecer pontos de tensão diferentes ao longo de
seu enrolamento ou aumentar sua tensão de alimentação em
relação à tensão de alimentação  V P,  conforme mostrado.
Autotransformador com vários pontos
de tap
O método padrão de marcar os enrolamentos de um
autotransformador é etiquetá-lo com letras maiúsculas. Por
exemplo   , A ,  B  ,  Z  , etc. Para identi�car a alimentação �nal em
geral, a conexão neutra comum é marcada como  N  ou  n  . Para
derivações secundárias, os números de su�xo são usados para
todos os pontos de derivação ao longo do enrolamento primário
dos autotransformadores. Esses números geralmente começam
no número "  1  " e continuam em ordem crescente para todos os
pontos de contato, conforme mostrado.
Maneira de marcar os terminais de um
autotransformador
Um autotransformador é usado principalmente para ajustes de
tensão de linha para alterar seu valor ou mantê-lo constante .
Se a con�guração de tensão for pequena, tanto para cima quanto
para baixo, a relação do transformador é pequena, já que VP e VS
são quase iguais. Os streams IP e IS também são quase iguais.
Portanto, a parte do enrolamento que carrega a diferença entre
as duas correntes pode ser feita a partir de um tamanho de
condutor muito menor, já que as correntes são muito menores do
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que a economia de custo de um transformador de bobina dupla
equivalente. .
Sin embargo, la regulación, la inductancia de fuga y el tamaño
físico (ya que no existe un segundo devanado) de un
autotransformador para una clasi�cación de VA o KVA dada son
menores que para un transformador de doble herida.
Los autotransformadores son claramente mucho más baratos
que los transformadores convencionales de doble bobina de la
misma clasi�cación de VA. Cuando se decide utilizar un
autotransformador, es habitual comparar su costo con el de un
tipo de doble herida equivalente.
¿Herida de un transformador?
La herida de un transformador se hace a una referencia
técnica para poder decir que es un transformador con dos
devanados que están aislados eléctricamente entre sí. En
contraste, otro transformador conocido como
“Transformador automático” también tiene dos devanados
pero están conectados eléctricamente entre sí.
La aplicación de ambos, tanto para los transformadores de doble
herida y automático, es la misma. Para aumentar o disminuir la
tensión disponible (tensión de alimentación de entrada) según el
requisito.
Sin embargo, hay otro tipo de transformador de “doble
herida” que se utiliza especialmente, solo para separar el
ruido y las fallas en la alimentación entrante, de modo que no
afecte o dañe el equipo sensible conectado a él
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Regresando al tema sobre la comparación de un
autotransformador y los transformadores convencionales, en
cuestión de precios económicos tenemos que comparar un
autotransformador con uno de doble herida, ¿y cómo lo
comparamos?
Bien, esto se hace comparando la cantidad de cobre ahorrado en
el devanado. Si la relación “n” se de�ne como la relación entre el
voltaje más bajo y el voltaje más alto, entonces se puede mostrar
que el ahorro en cobre es: n * 100%. Por ejemplo, el ahorro en
cobre para los dos autotransformadores sería:
Ejemplo resuelto de
Autotransformadores
Veamos el siguiente problema:
Ejemplo 1. Se requiere un autotransformador para
aumentar un voltaje de 220 volts a 250 volts. El número total
de bobinas que encienden el devanado principal del
transformador es 2000. Determine la posición del punto de
toma primario, las corrientes primarias y secundarias
cuando la salida tiene una potencia de 10 KVA (kilo volt-
ampere) y la economía de cobre ahorrada
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Solución:
Despejando a I1
Sustituyendo
El ahorro económico
Conclusión: Por lo tanto, la corriente primaria es de 45,4
amperios, la corriente secundaria consumida por la carga es de 40
amperios y 5,4 amperios �uyen a través del devanado común. La
economía del cobre es del 88%.
Desventajas de un
autotransformador
 La principal desventaja de un autotransformador es que no
tiene el aislamiento del devanado primario a secundario de un
transformador convencional de doble bobina. Entonces, un
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autotransformador no se puede usar de manera segura para
reducir voltajes más altos a voltajes mucho más bajos adecuados
para cargas más pequeñas
 Si el devanado del lado secundario se abre en circuito, la
corriente de carga deja de �uir a través del devanado primario, lo
que detiene la acción del transformador, lo que hace que se
aplique la tensión primaria completa a los terminales
secundarios.
 Si el circuito secundario sufre una condición de cortocircuito, la
corriente primaria resultante sería mucho más grande que un
transformador equivalente de doble devanado debido a que el
enlace de �ujo incrementado daña el autotransformador.
 Dado que la conexión neutra es común tanto para el devanado
primariocomo para el secundario, la conexión a tierra del
devanado secundario automáticamente es la primaria, ya que no
hay aislamiento entre los dos devanados. Los transformadores de
doble herida se usan a veces para aislar equipos de la tierra.
El autotransformador tiene muchos usos y aplicaciones,
incluido el arranque de motores de inducción, que se utiliza
para regular el voltaje de las líneas de transmisión, y se puede
usar para transformar voltajes cuando la relación primaria-
secundaria está cerca de la unidad.
También se puede hacer un autotransformador a partir de
transformadores convencionales de dos devanados al conectar
los devanados primario y secundario en serie y, dependiendo de
cómo se realice la conexión, la tensión secundaria puede sumarse
o restarse de la tensión primaria.
Autotransformador Variable
Además de tener un secundario �jo o con derivación que produce
una salida de voltaje a un nivel especí�co, existe otra aplicación
útil del tipo de arreglo de autotransformador que se puede usar
para producir un voltaje de corriente alterna variable a partir de
un suministro de CA de voltaje �jo. Este tipo
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de autotransformador variable se usa generalmente en
laboratorios y laboratorios de ciencias e ingeniería en escuelas y
colegios y se conoce más comúnmente como Variac
Seguramente ya has escuchado hablar de este dispositivo, en
dado caso que no. Veamos más a fondo que podemos encontrar
en un Variac.
La construcción de un autotransformador variable, o variac, es la
misma que para el tipo �jo. Se utiliza un solo devanado primario
enrollado alrededor de un núcleo magnético laminado como en el
autotransformador, pero en lugar de �jarse en un punto de toma
predeterminado, la tensión secundaria se toma a través de un
cepillo de carbón.
Este cepillo de carbón se gira o permite que se deslice a lo largo
de una sección expuesta del devanado primario, haciendo
contacto con él mientras se mueve, suministrando el nivel de
voltaje requerido.
El autotransformador variable contiene una toma variable en
forma de escobilla de carbón que se desliza hacia arriba y hacia
abajo en el devanado primario que controla la longitud del
devanado secundario y, por lo tanto, la tensión de salida
secundaria es completamente variable desde el valor del voltaje
de alimentación principal hasta llegar incluso a los cero volts.
El autotransformador variable generalmente se diseña con un
número signi�cativo de devanados primarios para producir un
05/01/2021 ▷ Autotransformador 【Exemplos e operação】 | Ingtelect
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voltaje secundario que se puede ajustar desde unos pocos volts
hasta fracciones de voltio por vuelta. Esto se logra porque el
cepillo de carbono o el control deslizante están siempre en
contacto con una o más vueltas del devanado primario. A medida
que la bobina primaria gira espaciada uniformemente a lo largo
de su longitud. Entonces la tensión de salida se vuelve
proporcional a la rotación angular.
Diseño de un autotransformador
variable
Podemos ver que el variac puede ajustar el voltaje a la carga
suavemente desde cero hasta el voltaje de alimentación nominal.
Si la tensión de alimentación fue captada en algún punto a lo
largo del devanado primario, entonces potencialmente la tensión
secundaria de salida podría ser más alta que la tensión de
alimentación real. Los autotransformadores variables también
pueden usarse para regular las luces y cuando se usan en este
tipo de aplicación, a veces se les llama “reguladores por
potenciómetros”, tal como se regulaban las radios más viejas.
Los Variacs también son muy útiles en los talleres y laboratorios
de electricidad y electrónica, ya que pueden utilizarse para
proporcionar un suministro de CA variable. Pero se debe tener
precaución con una protección de fusible adecuada para
garantizar que no haya una mayor tensión de alimentación
en los terminales secundarios en condiciones de falla.
El autotransformador tiene muchas ventajas sobre los
transformadores convencionales de doble herida. En general, son
más e�cientes para la misma cali�cación de VA, son más
pequeños en tamaño y, como requieren menos cobre en su
construcción, su costo es menor en comparación con los
transformadores de doble herida de la misma cali�cación de VA.
Además, sus pérdidas de núcleo y cobre son menores debido a
una menor resistencia y reactancia de fugas, lo que proporciona
una regulación de voltaje superior a la del transformador
equivalente de dos devanados.
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