48

napêdy i sterowanie

ELHAND TRANSFORMATORY produkuje jedno- i trójfa-zowe autotransformatory typu EA1, EA3 oraz autotrans-formatory rozruchowe typu EA3R.

Autotransformatory �w³asno�ci i zastosowanie

Gdy stronê pierwotn¹ autotransformatora o liczbie zwojów Z1

zasilimy napiêciem U1, to po stronie wtórnej o liczbie zwojów Z

2

otrzymamy napiêcie U2 zgodnie z przek³adni¹:gdzie:J � przek³adnia autotransformatora;U

1,U

2 � napiêcia pierwotne i wtórne;

Z1,Z

2 � liczby zwojów uzwojeñ pierwot-

nego i wtórnego.

W transformatorze moc przekazywana jest z obwodu pierwot-nego do wtórnego za po�rednictwem pola magnetycznego. Prze-p³ywowi energii przez autotransformator towarzysz¹ zjawiskatransformacji oraz przewodzenia. Przewodzenie jest wynikiem bez-po�redniego po³¹czenia obwodów wtórnego i pierwotnego au-totransformatora.

By w³a�ciwie opisaæ pra-cê autotransformatora, jegomoc pozorn¹ przechodni¹przedstawiono przy pomocynastêpuj¹cych sk³adowych:l moc w³asna S

WA autotrans-

formatora przenoszona doobwodu wtórnego tylko nadrodze transformacji

l moc przewodzenia SPA

autotransformatora przekazywana doobwodu wtórnego poprzez przewodzenie

AutotransformatoryMIROS£AW £UKIEWSKI

Sum¹ mocy w³asnej i przewodzenia jest moc przechodnia, bê-d¹ca moc¹ wyj�ciow¹ autotransformatora

O wymiarach autotransformatora decyduje jego moc w³asnaprzenoszona na drodze transformacji. Z porównania transforma-tora i autotransformatora o tych samych mocach przechodnichwynika, i¿ autotransformator ma mniejsz¹ moc w³asn¹, a zatemjest l¿ejszy:

gdzie:S

PRZECH � moc prze-

chodnia (wyj�cio-wa) autotransforma-tora;S

WT � moc w³asna

transformatora;I

1, I

2 � pr¹d pierwot-

ny i wtórny auto-transformatora;

mA, m

T � masa odpowiednio autotransformatora i transforma-

tora.Pr¹d I

3 w czê�ci wspólnej uzwojenia autotransformatora jest

ma³y w porównaniu z pr¹dami I1 oraz I

2. Przekrój tej czê�ci uzwo-

jenia mo¿e wiêc zostaæ zmniejszony, co prowadzi do znacznychoszczêdno�ci.

Mniejsze ilo�ci ¿elaza i miedzi, u¿ytych do budowy maszyny,powoduj¹ wystêpowanie mniejszych strat oraz wzrost sprawno-�ci autotransformatora.

Autotransformatory posiadaj¹ dwie podstawowe wady. Pierw-sza to galwaniczne po³¹czenie obwodów pierwotnego i wtórne-go autotransformatora, które powoduje, i¿ wszelkie zak³ócenia,przepiêcia przenosz¹ siê bezpo�rednio na drodze przewodzeniado obwodu wtórnego. Niekorzystne jest równie¿ niskie napiêciezwarcia autotransformatora w porównaniu z transformatorem:

gdzie: UZA

,UZT

� napiêcia zwarciaodpowiednio autotransformatorai transformatora.

Obni¿enie napiêcia zwarcia spo-wodowane jest znacznie ni¿sz¹ im-

pedancj¹ uzwojeñ autotransformatora w porównaniu z trans-formatorem.

Autotransformatory znajduj¹ zastosowanie m.in. w syste-mach elektroenergetycznych do po³¹czeñ sieci o ró¿nych po-ziomach napiêæ, w uk³adach rozruchu du¿ych silników induk-cyjnych klatkowych, w zastosowaniach laboratoryjnych, wszê-dzie tam, gdzie dopuszcza siê brak galwanicznego rozdzia³u ob-wodów pierwotnego i wtórnego oraz gdzie korzy�ci p³yn¹cez mniejszej masy i strat przewy¿szaj¹ nak³ady zwi¹zane z ogra-niczeniem pr¹du zwarcia.

Rozruch silników indukcyjnych klatkowychpoprzez autotransformator rozruchowytypu EA3R

Jednym ze sposobów rozruchu silników asynchronicznych klat-kowych jest rozruch przy zasilaniu obni¿onym napiêciem. Napiê-cie obni¿a siê w celu ograniczenia pr¹du rozruchowego. Metodêrozruchu za pomoc¹ autotransformatora rozruchowego wykorzy-stuje siê zw³aszcza w napêdach du¿ych mocy, gdzie prze³¹czeniez gwiazdy w trójk¹t uzwojeñ stojana jest technicznie trudne.

Rozruch autotransformatorowy jest w za³o¿eniu podobny dorozruchu z prze³¹cznikiem gwiazda-trójk¹t. W przypadku auto-

Autotransformator jest specjaln¹ odmian¹ transformatora,w której po³¹czono uzwojenia pierwotne i wtórne, rezygnuj¹cz galwanicznego rozdzielenia obwodów.

ϑ 1 1

2 2

U Z= =

U Z

= ⋅ ≈ ⋅PRZECHS U I U I1 1 2 2

= ⋅ ≈ ⋅ =WT PRZECHS U I U I S1 1 2 2

( )ϑ

= − = − WA PRZECHS U U I S1 2 1

11

ϑ ≈ −

A

T

mm

341

1

ϑ = −

ZA

ZT

UU

11

Rys. 2. Autotransformatortrójfazowy typu EA3

Rys. 1. Schematytransformatorai autotransformatora

( )1 2 1WAS U U I= − =

2 1

1PA PRZECHS U I S

ϑ= ⋅ =

11PRZECHS

ϑ = −

49

napêdy i sterowanie

n Kontakt z autorem:ELHAND TRANSFORMATORY,e-mail: m.lukiewski@elhand.com.pl

transformatora jednak mo¿emy dowolnieobni¿yæ napiêcie na czas rozruchu silnika,tak by pr¹d pobierany z sieci nie przekro-czy³ warto�ci zadanej.

W razie konieczno�ci wykonuje siê au-totransformatory rozruchowe z kilkomaodczepami.

W czasie rozruchu silnika klatkowegoprzy zasilaniu z sieci o napiêciu U poprzezautotransformator o przek³adni J napiêciedoprowadzone do uzwojenia stojana U

RS

wynosi:

Wówczas pr¹d p³yn¹cy w uzwojeniu sil-nika I

RS równy jest pr¹dowi wtórnemu au-

totransformatora I2 i osi¹ga warto�æ:

gdzie: U � napiêcie sieci zasilaj¹cej;I

P � pocz¹tkowy pr¹d rozruchu przy zasila-

niu silnika pe³nym napiêciem.

Pr¹d pierwotny autotransformatoraI

1, czyli pr¹d pobierany z sieci zasilaj¹cej,

w czasie rozruchu osi¹gnie warto�æ:

Przy doborze przek³adni autotransfor-matora nale¿y zawsze upewniæ siê, czymoment rozwijany przez silnik przy obni-¿onym napiêciu jest wiêkszy od momentuoporu napêdzanej maszyny.

Moment pocz¹tkowy silnika MPR

przyzasilaniu poprzez autotransformator i ob-ni¿eniu napiêcia do warto�ci U

RS wynosi:

gdzie: MP � moment pocz¹tkowy rozwija-

ny przez maszynê przy pe³nym napiêciu.Z przedstawionych zale¿no�ci wynika,

i¿ moment pocz¹tkowy maszyny malejew tej samej skali, co pr¹d pobierany z sieci.

Uk³ad Korndorfera, przedstawiony narys. 4, jest czêsto stosowanym rozwi¹za-niem przy rozruchu silników asynchronicz-nych. Rozruch nastêpuje w dwóch eta-pach, bez przerw beznapiêciowych.

Pocz¹tkowo rozruch silnika przebiegaprzy zasilaniu przez autotransformatorobni¿onym napiêciem. Pr¹d rozruchu ogra-niczany jest przez odpowiednio dobran¹przek³adniê autotransformatora.

W drugim etapie po roz³¹czeniu ³¹czni-ka Q2 silnik zasilany jest z sieci przez sze-regowo w³¹czone indukcyjno�ci czê�ciuzwojeñ autotransformatora. Uzwojenia tepe³ni¹ rolê d³awików ograniczaj¹cych pr¹drozruchu.

Po osi¹gniêciu przez silnik odpowied-niej prêdko�ci obrotowej, prze³¹czaj¹c³¹cznik Q3, zasilamy silnik pe³nym na-piêciem bezpo�rednio z sieci.

LITERATURA:[1] MIZIA W£., Transformatory.WP�l, Gliwice 1996.[2] MIZIA W£., Transformatoryprzyk³ady obliczeniowe.WP�l, Gliwice 1999.[3] MIZIA W£., Parametry elektro-magnetyczne autotransformatorówenergetycznych. Zeszyty NaukowePolitechniki �l¹skiej, seria: Elektryka,nr 138.[4] PLAMITZER A. M., Maszynyelektryczne. WNT, Warszawa 1986.

Rys. 3. Trójfazowy autotransformatorrozruchowy typu EA3R

Rys. 4. Uk³ad rozruchowy silnikaindukcyjnego klatkowegoz autotransformatoremrozruchowym typu EA3R

ϑ= ⋅RSU U

1

ϑ= = ⋅RS PI I I2

1

ϑ ϑ= ⋅ = ⋅ PI I I1 2 2

1 1

ϑ= ⋅PR PM M2

1