Un autotrasformatore ha un unico avvolgimento con due terminali finali e uno o più terminali nei punti intermedi. È un trasformatore in cui le bobine primarie e secondarie hanno parte delle loro spire in comune. La porzione dell’avvolgimento condivisa dal primario e dal secondario può essere, ed è spesso, chiamata “sezione comune”. La parte dell’avvolgimento non condivisa dal primario e dal secondario può essere, ed è spesso, chiamata “Sezione Serie”. La tensione primaria è applicata attraverso due dei terminali. La tensione secondaria è presa da due terminali, un terminale dei quali è di solito in comune con un terminale di tensione primaria.
Poiché i volt per giro sono gli stessi in entrambi gli avvolgimenti, ognuno sviluppa una tensione proporzionale al suo numero di giri. In un autotrasformatore, parte della corrente di uscita scorre direttamente dall’ingresso all’uscita (attraverso la sezione in serie), e solo una parte viene trasferita induttivamente (attraverso la sezione comune), permettendo di utilizzare un nucleo più piccolo, leggero ed economico, oltre a richiedere un solo avvolgimento. Comunque il rapporto tra tensione e corrente degli autotrasformatori può essere formulato come gli altri trasformatori a due avvolgimenti:
V 1 V 2 = N 1 N 2 = a {\displaystyle {\frac {V_{1}}{V_{2}}={\frac {N_{1}{N_{2}}=a}
(0<V2<V1)
Gli ampere-giri forniti dalla sezione serie dell’avvolgimento:
F S = ( N 1 – N 2 ) I 1 = ( 1 – 1 a ) N 1 I 1 {\displaystyle F_{S}=(N_{1}-N_{2})I_{1}==sinistra(1-{frac {1}{a}}} destra)N_{1}I_{1}}
Gli ampere-giri forniti dalla sezione comune dell’avvolgimento:
F C = N 2 ( I 2 – I 1 ) = N 1 a ( I 2 – I 1 ) {\displaystyle F_{C}=N_{2}(I_{2}-I_{1})={frac {N_{1}{a}}(I_{2}-I_{1})}
Per l’equilibrio ampere-giro, FS = FC:
( 1 – 1 a ) N 1 I 1 = N 1 a ( I 2 – I 1 ) {displaystyle \left(1-{frac {1}{a}}} a destra)N_{1}I_{1}={frac {N_{1}{a}}(I_{2}-I_{1})}
Perciò:
I 1 I 2 = 1 a {\displaystyle {\frac {I_{1}}{I_{2}}={\frac {1}{a}}}
Un’estremità dell’avvolgimento è solitamente collegata in comune sia alla sorgente di tensione che al carico elettrico. L’altro capo della sorgente e del carico sono collegati a rubinetti lungo l’avvolgimento. Diverse prese sull’avvolgimento corrispondono a tensioni diverse, misurate dall’estremità comune. In un trasformatore step-down la sorgente è di solito collegata attraverso l’intero avvolgimento, mentre il carico è collegato con un rubinetto attraverso solo una parte dell’avvolgimento. In un trasformatore step-up, al contrario, il carico è collegato attraverso l’intero avvolgimento mentre la sorgente è collegata ad un rubinetto attraverso una porzione dell’avvolgimento. Per un trasformatore step-up, i pedici nelle equazioni di cui sopra sono invertiti dove, in questa situazione, N2 e V2 sono maggiori di N1 e V1, rispettivamente.
Come in un trasformatore a due avvolgimenti, il rapporto delle tensioni secondarie e primarie è uguale al rapporto del numero di giri dell’avvolgimento a cui si collegano. Per esempio, collegando il carico tra il centro dell’avvolgimento e il terminale comune dell’avvolgimento dell’autotrasformatore, la tensione di carico in uscita sarà il 50% della tensione primaria. A seconda dell’applicazione, quella porzione dell’avvolgimento utilizzata esclusivamente nella porzione a più alta tensione (corrente inferiore) può essere avvolta con filo di calibro inferiore, anche se l’intero avvolgimento è direttamente collegato.
Se uno dei terminali centrali viene utilizzato per la terra, allora l’autotrasformatore può essere utilizzato come un balun per convertire una linea bilanciata (collegata ai due terminali) in una linea sbilanciata (il lato con la terra).
Se uno dei terminali centrali viene utilizzato per la terra, allora l’autotrasformatore può essere utilizzato come un balun per convertire una linea bilanciata (collegata ai due terminali) in una linea sbilanciata (il lato con la terra).