На відміну від трансформаторів, у яких первинна і вторинна обмотки гальванически не пов'язані між собою і між ними є тільки електромагнітна зв'язок, обмотки автотрансформаторів крім електромагнітного зв'язку з'єднані провідниками гальванически.
Схема з'єднання обмоток і робота однофазного автотрансформатора
Принципова схема з'єднання обмоток однофазного понижувального автотрансформатора, включеного на навантаження Ry показана на рис. Його режим роботи на холостому ходу не відрізняється від режиму роботи трансформатора. Підведене до первинної обмотці напруга иг рівномірно розподіляється між витками обмотки Ах, по якій проходить струм холостого ходу; вторинна напруга U2 пропорційно числу витків обмотки ах і дорівнює різниці потенціалів між цими точками.
Струм у вторинному ланцюзі при навантаженні складається з двох складових: струму 1 \ первинної сторони, що проходить по обмотці Аа, минаючи обмотку ах, і струму 1ах, що проходить по загальній частині обмотки ах, рівного різниці струмів.
Потужність S2 вторинному ланцюзі на стороні навантаження також складається з двох складових: електричної потужності 5Е, переданої безпосередньо з первинної мережі у вторинну через обмотку Аа, і електромагнітної потужності 5ЕМ, переданої у вторинну ланцюг трансформаторних перетворенням, таким чином 52 = 5Е + 5еМ.
Вторинну обмотку автотрансформатора розраховують на різницю струмів h-h, витки первинної обмотки - на різницю напруг Uл-U2. Цим і обумовлюється економічна доцільність застосування автотрансформаторів.
У автотрансформаторі розрізняють прохідну потужність 5 = = UiIl і типову (розрахункову) ST ^ U2- (l2-Л). Застосування АВТОТРАНСФОРМАТОРНЕ схем визначається коефіцієнтом вигідності а: а = (1 - l / k), де k - коефіцієнт трансформації автотрансформатора.
Висловлюючи типову потужність через а і S, маємо ST = aS = = (l-l / k) S.
Таблиця 3. Стандартні схеми і групи з'єднання трифазних двообмоткових автотрансформаторів
Звідси випливає що типова потужність автотрансформатора в а раз менше прохідний і найбільш вигідні значення а приймає, коли коефіцієнт трансформації близький до одиниці. Наприклад, для передачі потужності 120 MB-А з мережі 220 кВ в мережу 110 кВ досить, щоб типова потужність автотрансформатора була 60 MB-А. Якщо для цієї мети застосувати трансформатор, його необхідно розрахувати на потужність 120 MB-А.
Відповідно автотрансформатор на відміну від трансформатора має менші масу, розміри і витрата активних матеріалів (електротехнічної сталі, обмотувальних проводів), втрати електричної енергії в обмотках і магнітної системі, а отже, більший ккд. Однак застосування автотрансформаторів обмежена, так як використання їх економічно виправдано тільки при коефіцієнті трансформації, що дорівнює 2-3, при більшому - їх потужність наближається до типової потужності трансформаторів; індуктивний опір обмоток, з'єднаних по автотрансформаторной схемою (особливо при великому коефіцієнті трансформації), значно менше опору обмоток трансформатора тієї ж потужності, тому при короткому замиканні в мережі напруга на стороні НН зростає до напруги боку ВН і через обмотки автотрансформатора буде проходити неприпустимо великий струм короткого замикання, і тому для захисту автотрансформатора від руйнування
доводиться застосовувати спеціальні пристрої, що обмежують цей струм до допустимих меж. Крім того, зв'язок через автотрансформатор мереж НН і ВН викликає небезпеку для обслуговуючого персоналу і обладнання електроустановок, так як між провідниками мережі НН і землею постійно діє напруга боку ВН. При відключенні мережі з боку ВН на стороні обмоток НН буде діяти висока напруга.
Таблиця 4. Стандартні схеми і групи з'єднання обмоток трифазних триобмоткових автотрансформаторів
Автотрансформатори так само як і трансформатори можуть бути одно- і трифазними, двох- і трьохобмоточні. Стандартні схеми і групи з'єднання обмоток для трифазних дво- і триобмоткових автотрансформаторів наведені в табл. 3 і 4.