Cómo funciona un autotransformador: cómo fabricarlo

Un autotransformador es un transformador eléctrico que consta de un solo devanado continuo, no aislado, con terminales tomados en varios puntos del devanado. La sección de devanado entre las tomas que corresponden a la red AC se aplica con la red AC, mientras que las demás tomas se utilizan para obtener las tensiones de salida deseadas, de acuerdo con sus relaciones de bobinado.

Estos voltajes de salida pueden variar desde niveles más altos que el suministro de entrada y más bajos que la CA de la red de entrada, dependiendo de la relación de giro del devanado en los puntos de toma relevantes.

La palabra 'auto', está inspirada en el término griego 'self' que se refiere al funcionamiento de una bobina solitaria en todo el transformador, sin involucrar ningún tipo de mecanismo automático.

En un autotransformador, las secciones derivadas de un solo devanado continuo funcionan como devanado primario y secundario del transformador.

Diferencia entre autotransformador y transformador reductor

Por lo general, en cualquier transformador reductor estándar encontramos dos bobinas de devanado completamente separadas en forma de devanado primario y devanado secundario que están aisladas eléctricamente, pero acopladas magnéticamente entre sí, como se muestra a continuación.

Aquí, la relación del devanado entre el primario y el secundario decide la cantidad de transferencia de voltaje y corriente entre los dos devanados a través de inducción magnética.

Es decir, si suponga que el primario tiene 10 veces más número de vueltas que el secundario, entonces una alimentación de 220 V CA en el primario causará un voltaje 10 veces más bajo en el secundario, igual a 220 V / 10 = 22 V.

De manera similar, si se aplica una CA de 22 V al secundario, se generará un aumento de 220 V en el lado primario.

Contrariamente a esto, en un autotransformador hay un solo devanado continuo dividido en varias tomas de voltaje, que determinan los diferentes niveles de voltaje en todo el devanado, como se muestra a continuación.

Todas estas tomas no están aisladas eléctricamente, pero se pueden energizar magnéticamente al igual que nuestro transformador estándar, lo que permite compartir una cantidad proporcional de voltaje y corriente entre las secciones, dependiendo de las relaciones del devanado entre las tomas.

Cómo hacer un autotransformador

Se puede construir un autotransformador usando los mismos cálculos que se hicieron para un transformador reductor normal, excepto el lado secundario.

De hecho, hacer un autotransformador es mucho más fácil que el transformador estándar, ya que aquí podemos eliminar el devanado del lado secundario y usar un solo devanado primario de 300 V o 400 V continuo.

Entonces, básicamente, siga todos los pasos explicados en el siguiente artículo, simplemente omita los cálculos del lado secundario e implemente solo los cálculos del lado primario de 220 V.

Detalles de bobinado

Use 400 V para los voltios primarios y 1 amperio para la corriente. Una vez enrollado, puede conectar grifos en varios intervalos del devanado para adquirir los voltajes intensificados o reducidos deseados.

Ventaja y desventaja de un autotransformador

En un devanado de autotransformador normalmente tenemos un mínimo de 3 derivaciones que están terminadas eléctricamente como salidas.

Debido al hecho de que un solo devanado funciona tanto como primario como secundario, los autotransformadores tienen la mejor ventaja de ser de menor tamaño, más livianos y más asequibles que los típicos transformadores reductores convencionales de doble devanado.

Sin embargo, la desventaja de un formador de tranvías automático surge del hecho de que ninguna de sus salidas de bobinado está aislada eléctricamente de la red de CA, y puede infligir una descarga letal cuando se toca en estado de ENCENDIDO.

Entre las otras ventajas de los autotransformadores se encuentran su reactancia de fuga reducida, pérdidas reducidas, corriente de excitación más baja y clasificación VA mejorada para cualquier dimensión y volumen existentes.

Solicitud

Un buen ejemplo de una aplicación de autotransformador es el convertidor de voltaje del turista, que permite al viajero conectar aparatos de 230 V en fuentes de alimentación de 120 voltios, o al contrario.

Se podría utilizar un autotransformador que tenga varias tomas de salida para adaptar el voltaje al final de un circuito de distribución extendido para contrarrestar cualquier caída de voltaje excedente. La misma situación podría controlarse automáticamente mediante un circuito de conmutación electrónico.

Esto normalmente se implementa a través de un AVR o un regulador automático de voltaje, que conmuta automáticamente las distintas tomas del autotransformador a través de relés o triacs, para compensar la salida en respuesta a los cambios en el voltaje de línea.

Cómo funciona

Como se mencionó anteriormente, un autotransformador incluye solo un devanado con 2 terminales terminales.

Puede haber uno o más terminales en el medio como puntos de derivación para obtener los voltajes ascendentes / descendentes a través de los puntos de derivación. En un autotransformador encontramos que la sección primaria (entrada) y secundaria (salida) de las bobinas tienen sus espiras en común.

Esta es la parte del devanado compartida por los dos primarios y secundarios, generalmente conocida como 'Sección Común'.

Considerando que, la parte del devanado que se extiende fuera de esta 'sección común' o la sección que no se comparte entre el primario y el secundario se conoce generalmente como la 'Sección en serie'.

El voltaje de suministro primario (entrada) se conecta a través de dos de los terminales apropiados, cuya clasificación o especificación corresponde con el rango de suministro de entrada.

El voltaje secundario (de salida) se obtiene de un par de terminales o tomas, un terminal particular entre estos normalmente es común, tanto al terminal de voltaje de entrada como al de salida.

En un autotransformador, dado que todo el devanado único es uniforme con sus especificaciones, su voltios por vuelta también es el mismo en todos los puntos de derivación. Esto significa que el voltaje inducido en cada una de las secciones de la toma será proporcional a su número de vueltas.

Debido a la inducción magnética a través del devanado y el núcleo, el voltaje y la corriente se sumarán o restarán proporcionalmente a través del devanado, según el número de vueltas.

Por ejemplo, los puntos de derivación inferiores mostrarán voltajes reducidos y corriente aumentada con referencia a la línea de tierra común, mientras que los puntos de derivación superiores mostrarán voltajes más altos y corriente más baja con respecto a la línea de tierra común.

La toma superior dentro de la sección de la serie mostrará voltajes más altos que el voltaje de suministro de entrada.

Sin embargo, la transferencia de potencia de entrada y salida será la misma. Es decir, el producto de voltaje y corriente o V x I será siempre igual para las secciones de entrada y salida.

Cómo calcular el voltaje y los giros

Dado que los parámetros voltaje, corriente y número de vueltas son proporcionales por naturaleza, la fórmula para calcular el amperio, el voltaje y el número de vueltas se rige por la fórmula universal simple que se proporciona a continuación:

N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2

Veamos el siguiente ejemplo. Es fundamental tener al menos dos parámetros a mano, para determinar el resto de parámetros mientras se calcula un autotramsformer.

Aquí, tenemos el número de vueltas y el voltaje para el primario o el lado de entrada del autotransformador, pero no conocemos los parámetros del lado de salida o del lado de la carga.

Ahora, suponga que queremos que la toma N7 en el lado de salida produzca 300 V CA, a través de la entrada de 220 V CA. Por tanto, podemos calcular de la siguiente manera sencilla:

N1 / N7 = V1 / V7

500 / N7 = 220/300

N7 = 500 x 300/220 = 681 vueltas.

Esto implica que si el devanado N7 tiene 681 vueltas, producirá los 300 V requeridos, cuando se aplique una entrada de 220 V CA.

De manera similar, si queremos que el devanado N2 genere un voltaje, digamos 24 V, entonces el número de vueltas en esta sección de la derivación se podría calcular usando la misma fórmula:

N1 / N2 = V1 / V2

500 / N2 = 220/24

24 x 500 = 220 x N2

N2 = 500 x 24/220 = 55 vueltas

Cómo calcular la clasificación actual

Para calcular la corriente nominal del lado de salida de un autotransformador, también debemos conocer la corriente nominal del devanado lateral de 220 V. Digamos que esto es 2 amperios, entonces la corriente a través del devanado N7 podría calcularse usando la siguiente fórmula de potencia básica:

V1 x I1 = V7 x I7

220 x 2 = 300 x I7

I7 = 220 x 2/300 = 440/300 = 1,46 amperios.

Esto muestra que en un autotransformador, o cualquier tipo de transformador, la potencia de salida es idealmente, casi igual a la potencia de entrada.

Cómo convertir un transformador normal en un autotransformador

Como se discutió en los párrafos anteriores de este artículo, un transformador regular incorpora dos devanados separados que están eléctricamente aislados, formando los lados primario y secundario respectivos.

Dado que los dos lados de los devanados están aislados eléctricamente, resulta imposible generar voltajes de red de CA aumentados y reducidos personalizados desde estos transformadores, a diferencia de un autotransformador.

Sin embargo, con una pequeña modificación en la unidad, un transformador regular podría convertirse en gran medida en un autotransformador. Para esto, simplemente necesitamos interconectar los cables del lado primario con los cables del lado secundario en formato s como se muestra en el siguiente diagrama:

Aquí, encontramos un transformador reductor ordinario de 25-0-25 V / 220 V que se convierte en un pequeño y práctico autotransformador, simplemente uniendo los cables secundarios / primarios correspondientes.

Una vez que los cables se unen de la manera mostrada, el autotransformador modificado permite al usuario adquirir una red eléctrica intensificada 220 + 25 = 245 CA V, o una red eléctrica reducida de 220 - 25 = 195 salidas CA V de los cables de salida relevantes.