Автотрансформатор - это вид трансформатора, который имеет одну общую обмотку для обоих обмоток, в отличие от обычных трансформаторов, у которых обмотки разделены. Принципиальное отличие автотрансформатора от других типов трансформаторов в том, что автотрансформатор состоит только из одной обмотки, которая имеет один или несколько отводов для отбора выходного напряжения. Таким образом, первичная и вторичная стороны объединены в одной обмотке.

Устройство и принцип действия автотрансформатора

Автотрансформатор является разновидностью трансформаторов (рис. 1), только с одной совмещенной обмоткой.

Автотрансформатор: устройство, принцип действия, отличия от трансформатора Рис. 1. Внешний вид: а) автотрансформатора, б) трансформатора

Если напряжение необходимо понизить, то первичное напряжение подводится ко всей обмотке, а вторичное берется лишь от ее части. В целях повышения напряжения наоборот: первичное – к части обмотки, вторичное – от всей обмотки. То есть их первая обмотка является частью второго контура и наоборот (рис. 2).

Автотрансформатор: устройство, принцип действия, отличия от трансформатора Рис. 2. Схема автотрансформатора : а) двухобмоточного трансформатора с электрической связью между обмотками, б) автотрансформатора

Такие цепи образуются посредством электромагнитной и гальванической связей. Первичный и вторичный ток, одновременно передвигаясь по одному проводнику (обмотке), складываются геометрически. В связи с этим на обмотку подается незначительный электрический ток.

Для чего же нужен автотрансформатор? Если трансформатор способен существенно, в разы, повышать и понижать напряжение, то автотрансформаторы целесообразно использовать в тех случаях, когда требуется незначительное понижение напряжения (например, в 0,5 раза).

Чем ближе значения входного и выходного напряжения друг к другу, тем больше массы и материала можно сэкономить при использовании автотрансформатора, так как преобразованию подлежит только часть тока и напряжения. Это позволяет использовать провод разной толщины в обеих частях обмотки. Силовые автотрансформаторы преимущественно используются в сетях с напряжением более 100 кВ, что экономически выгодно.


Автотрансформаторы бывают двух видов:

  1. Бытовые/лабораторные (ЛАТР): однофазные, менее мощные (0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА), предназначены для плавного регулирования напряжения в пределах от 0 до 250 В как на понижающей, так и на повышающей стороне; используются для испытания электрооборудования и в качестве регулируемого источника переменного напряжения. Кроме того, ЛАТР лежит в основе конструкции автоматических стабилизаторов напряжения электромеханического типа.
  2. Промышленные (силовые автотрансформаторы): трехфазные, более мощные, получили широкое распространение на сетевых электроподстанциях, в строительной и промышленной сферах.

Силовые трехфазные автотрансформаторы могут быть как двухобмоточными, так и трехобмоточными. Первые чаще всего применяют для снижения напряжения при пуске мощных двигателей и ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей.

Трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы широко применяются на высоковольтных электрических подстанциях (рис. 3).

Автотрансформатор: устройство, принцип действия, отличия от трансформатора Рис. 3. ПС «Семей» Казахстан, АОДЦТН-167 000/500 У1

Стоит особо отметить, что данное оборудование используется только для соединения электрических сетей с заземленной нейтралью в сетях с напряжением 110 кВ и выше.

Чем отличается автотрансформатор от трансформатора

  1. Принципиальное отличие автотрансформатора от трансформатора – в количестве катушек обмотки: у трансформатора их две и более, у автотрансформатора – одна катушка с совмещенными первичной и вторичной обмотками с несколькими выходами для подключения к различным коммуникациям.
  2. У автотрансформатора, в отличие от трансформатора, отсутствует изоляционный материал между обмотками. Что значительно снижает уровень безопасности при эксплуатации в бытовых условиях.
  3. У трансформатора первичная и вторичная обмотки гальванически не связаны, в отличие от автотрансформатора.
  4. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы существенно различаются размером сечения сердечника.

Преимущества автотрансформатора перед трансформатором:

  • меньшие габариты, что существенно упрощает перемещение, доставку оборудования до места назначения;
  • часть энергии передается за счет электрической связи;
  • более высокий КПД, так как преобразованию подвергается лишь часть магнитного потока;
  • относительно низкая стоимость за счет экономии материалов при производстве: расход электротехнической стали и меди для изготовления медного проводника ниже благодаря наличию лишь одной катушки обмотки и проволоки меньшего сечения;
  • во время эксплуатации автотрансформатор несет меньшие нагрузочные потери и потери холостого хода (потери в железе и меди меньше);
  • возможность применять автотрансформатор для плавного запуска электродвигателя переменного тока ‒ это продлевает срок работы оборудования и позволяет сберечь электроэнергию.

Автотрансформаторы используются во многих отраслях и на различных промышленных предприятиях, таких как бумажные фабрики, заводы и т.д.

Неоспоримым достоинством автотрансформаторов является повышение КПД энергосистем, что существенно снижает стоимость передачи энергии. Хотя зачастую это приводит к увеличению токов короткого замыкания.

Особенности автотрансформатора, которые следует учитывать при выборе силового оборудования:

  1. Данное оборудование востребовано в том случае, если требуется стабилизировать или устранить недостатки электросети, например, когда напряжение слегка не дотягивает или превышает требуемые значения.
  2. Конструкция позволяет устанавливать по три однофазных трансформатора в трехфазных цепях. В этом случае их соединяют в виде звезды или треугольника.