El peso del conductor para cualquier devanado depende de dos parámetros:
- Corriente transportada por el devanado.
- Número de vueltas requeridas en el devanado.
Por lo tanto, podemos decir que el peso del conductor en un devanado es directamente proporcional a su Ampere Turns, es decir, MMF.
Ahora, centraremos nuestra atención en el peso del conductor requerido para un autotransformador y un transformador de dos devanados.
Como se discutió en una publicación anterior, el principio básico del autotransformador, la corriente transportada por el devanado de CA, es decir, IAC = I1, y la del devanado BC, es decir, IBC = (I2-I1). También el número de vueltas para el devanado AC es (N1-N2) y el del devanado BC es N2.
Por lo tanto,
El peso del conductor requerido para Auto Transformador, WCAT
∝Amperio vueltas de devanado AC + Amperio vueltas de devanado BC
∝ (N1-N2)xI1+ N2x(I2-I1)
∝ N1I1+N2I2-2N2I1
Pero N2 / N1= I1 / I2
Entonces, N2I2= N1I1
Por lo tanto,
El peso del conductor requerido para Auto Transformador, WCAT
∝ N1I1+N2I2-2N2I1
∝ 2N1I1 – 2N2I1
∝ 2(N1 – N2)xI1 …………………….(1)
Si queremos comparar el peso del conductor requerido para el autotransformador y el transformador de dos devanados, ambos transformadores deben tener la misma relación de voltaje (V2/V1), relación de corriente (I2/I1), VA de entrada, es decir, V1I1, y VA de salida, es decir, V2I2.
Suponiendo que todos los parámetros anteriores sean los mismos para dos devanados y transformador automático,
Peso del conductor en el transformador de dos devanados WCTWT,
∝Amperio vueltas del primario + Amperio vueltas del secundario
∝ N1I1+ N2I2
Pero N1I1= N2I2
Entonces,
Peso del conductor en el transformador de dos devanados WCTWT,
∝ 2N1I1 ………………………………………….(2)
Por lo tanto, de la ecuación (1) y (2),
WCAT / WCTWT= [2(N2 – N1)xI1] / 2N1I1
= 1 – N2/N1
= (1 – k)
En cuanto al autotransformador reductor k<1, por lo tanto, el peso del conductor requerido para el autotransformador es menor que el requerido para el transformador de dos devanados.
Ahorro en Conductor = 1 – WCAT/ WCTWT
= 1 – (1 – k)
= k
Por lo tanto, hay un ahorro neto de conductor en el caso de Auto Transformador. Supongamos que k = 0,1, por lo tanto, el ahorro en conductor para el Autotransformador será solo del 10 %, pero si k = 0,9, el ahorro en conductor será del 90 %, lo cual es bastante lucrativo. Por lo tanto, podemos concluir que el autotransformador es más económico cuando la relación de voltaje k está más cerca de la unidad.
Otro aspecto importante es el core. Como el conductor requerido para el transformador automático es menor que el requerido para el transformador de dos devanados, eso significa que se requerirá una dimensión de ventana más baja para el transformador automático. Por lo tanto, al usar el AutoTransformador, hay un ahorro neto en el material del núcleo y en el material del conductor, el ahorro será cada vez mayor a medida que tendemos hacia la unidad de la relación de voltaje.
Debido a la reducción del material del conductor y del núcleo, la pérdida óhmica en el conductor y en el núcleo se reduce considerablemente. Por lo tanto, un autotransformador tiene mayor eficiencia que un transformador de dos devanados de la misma salida.
La reducción del material conductor significa un valor más bajo de la resistencia del devanado. Dado que una parte del devanado es común tanto para el circuito primario como para el secundario en el autotransformador, la reactancia de fuga será menor. Debido al valor más bajo de la reactancia de fuga, se logra una regulación de voltaje superior con el AutoTransformador.
Desventaja del transformador automático:
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Como se vio anteriormente en esta publicación, el ahorro de conductor en AutoTransformador es k, por lo que el ahorro en conductor disminuye a medida que disminuye el valor de la relación de voltaje k.
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Otra gran desventaja de Auto Transformer es la conexión eléctrica directa entre el circuito primario y secundario. Si el primario se alimenta con alto voltaje, cualquier circuito abierto en el devanado común generará un voltaje peligrosamente alto en el lado de BT que puede dañar la carga y este voltaje peligrosamente alto será muy dañino para el personal que trabaja. Por lo tanto, se debe proporcionar una protección especial para evitar tal ocurrencia.