У загальному випадку будь-які трансформатори застосовуються в електричних мережах для зміни величини напруги. Так при передачі електроенергії на великі відстані підвищення напруги знижує втрати енергії на активному опорі передачі пропорційно квадрату значення робочої напруги. Тому напруга генератора електростанції підвищують в 10 - 15 разів передають по ЛЕП, а потім на місці знижують послідовно сходами для харчування місцевих розподільних мереж різних напруг. Всі подібні перетворення напруги з одного значення в інше здійснюють за допомогою трансформаторів і їх різновидом - автотрансформаторів.
Головна відмінність автотрансформатора від звичайного трансформатора полягає в тому, що дві його обмотки обов'язково мають між собою електричну зв'язок, вони намотуються на одному стрижні, потужність передається між обмотками комбінованим способом - шляхом електромагнітної індукції і електричного з'єднання. Це знижує габарити і вартість машини (причини і розрахунок цього факту наведені нижче). Автотрансформатор може бути зроблений двохобмотувальні й багатообмотувальних, в кожній з цих модифікацій автотрансформаторів обов'язково присутні обмотки ВН (вищої напруги - вхід) і СН (середньої напруги - вихід), електрично з'єднані між собою. У багатообмотувальних моделях є ще одна або кілька обмоток НН (низької напруги), яка має з першими двома тільки індуктивну електромагнітну зв'язок. У трифазному автотрансформаторі обмотки ВН і СН з'єднуються в зірку з глухозаземленою нейтраллю U0 (точка 0 на рис. 1), а обмотки НН обов'язково з'єднані в трикутник Ñ. За малюнком 1 видно, що обмотка ВН включає в себе загальну обмотку ОАm, яка, власне, і становить обмотку СН, і послідовної обмотки А m А.
Розподіл струмів, в працюючому автотрансформаторі в режимі номінального навантаження, між обмотками неоднаково. У послідовній обмотці А m Апроходіт струм навантаження ВН - IА. Згідно із законом електромагнітної індукції в осерді автотрансформатора створюється магнітний потік, який індукує в обмотці СН ток IAm. Таким чином, струм загальної обмотки СН утворений сумою струмів послідовної обмотки IА з електричним зв'язком (ВН і СН), і струму IAm. по магнітної зв'язку цих же обмоток - IСН = IА + IAm.
Мал. 1. Обмотки автотрансформатора: 1 трифазного; 2 однофазного
Значення потужності на виході автотрансформатора дорівнює потужності на його вході. При відсутності обмотки НН, потужність ВН дорівнює потужності СН, це і є номінальна потужність Sном автотрансформатора по електричного зв'язку. Вона дорівнює добутку номінальної напруги обмотки ВН UВН. на номінальний струм IВН послідовної обмотки.
Розраховують ще й типову потужність автотрансформатора називають, яка становить частину номінальної потужності, що передається електромагнітним шляхом.
Sт = Sном * ав, де ав = 1-UСН / UВН - коефіцієнт вигідності автотрансформатора. Він визначає частку типовий потужності в складі номінальної, чим вона менша, тим менше габарити і перетину сердечника (магнітопровода) і обмоток автотрансформатора, які розраховуються виходячи не з повною номінальною, а тільки з її частини - типовий потужності. Тому виготовлення автотрансформаторів значно дешевше, ніж звичайних трансформаторів такої ж потужності.
Потужність на загальній обмотці є одним з головних параметрів, які потрібно контролювати при роботі автотрансформатора, перевищення її в тривалому режимі неприпустимо. На малюнку 1 показані варіанти підключення амперметра для вимірювання навантаження на загальній обмотці при трифазному і однофазному варіанті автотрансформатора.
Чим менше коефіцієнт трансформації (чим ближче значення UСН і UВН), тим вигідніше використання автотрансформаторів і дешевше їх виготовлення.
Ще одним великим гідністю автотрансформаторів можна назвати можливість регулірованіянапряженія під навантаженням без переривання живлення споживачів. Для більшості автотрансформаторів використовується спосіб перемикання відгалужень регулювальної обмотки. Ці регулювальні відгалуження беруться від менш навантаженої обмотки ВН, спеціальні пристрої - перемикачі відгалужень змінюють число включених в роботу витків, тим самим збільшуючи або зменшуючи коефіцієнт трансформації і напруга виходу. Таке регулювання можливо в ручному та автоматичному режимах (за допомогою стежать систем зі зворотним зв'язком, це робить автотрансформатор стабілізатором напруги). Вимоги до якості вихідної напруги для живлення споживачів обумовлюють застосування і важливість таких устрйств.
На малюнку 2 показані схеми регулювання напруги виходу Аmна автотрансформаторі на стороні ВН (1) і на стороні СН (2). Такі пристрій і принципи роботи автотрансформаторів.