ترانسفورماتور
ترانسفورماتور وسیله ای است که به کمک آن می توان برق را از محل تولید گرفته و به نقاط مختلف جهت توزیع برق انتقال داد. ترانسفورماتورهای قدرت معمولاً در خطوط توزیع و انتقال و برای کاهش تلفات به کار می روند. این ترانسفورماتورها در گذشته به صورت نرمال و جدیداً به صورت کم تلفات توسط کارخانه ها ارائه می شوند. ترانسفورماتور دارای یک هسته مرکزی و یک مخزن روغن می باشد. در نوع کم تلفات، جنس ورق هسته نسبت به نوع نرمال متمایز است. ترانسفورماتور کم تلفات امروزه سهم به سزایی در برق رسانی و کاهش افقت ولتاژ شهری دارد.
ویژگی های ترانسفورماتور ایده آل
- توان اولیه و ثانویه ترانسفورماتور ایده آل با هم برابر است و در این ترانسفورماتور، تلفاتی وجود ندارد.
- در ترانس ایده آل، در تمامی خطوط، قوای مغناطیسی که از سیم پیچ اول می گذرد، از سیم پیچ دوم نیز خواهد گذشت و در نهایت، جریان سیم پیچ اولیه این دستگاه در حالت بی باری صفر است.
- در ترانسفورماتور ایده آل، نسبت ولتاژها با نسبت تعداد حلقه های سیم پیچ برابر است.
ساختمان ترانسفورماتور
یک ترانسفورماتور از دو سیم پیچ تشکیل شده که بر روی یک هسته پیچیده شده اند. انرژی داده شده به سیم پیچ اولیه با تبدیل به یک میدان مغناطیسی، به هسته ترانسفورماتور منتقل و از طریق هسته، این میدان به سیم پیچ ثانویه می رسد. در نتیجه، یک ولتاژ القایی در سیم پیچ دوم القا می گردد. چنانچه در مدار سیم پیچ ثانویه، باری قرار بگیرد، جریان در سیم پیچ جاری شده و انرژی را به مصرف کننده می رساند. پس می توان گفت در یک ترانسفورماتور، انرژی الکتریکی از طریق سیم پیچ اولیه به وسیله هسته مغناطیسی به سیم پیچ ثانویه منتقل می شود. اجزای یک ترانسفورماتور عبارتند از:
- هسته: هسته های ترانسفورماتور بسته به نوع کاربرد، توان انتقالی، ولتاژ، فرکانس، ابعاد و ... با یکدیگر متفاوت هستند. ترانسفورماتور با فرکانس کم دارای هسته آهنی می باشد زیرا مقاومت آهن در مقابل قوای مغناطیسی کم است. به عنوان مثال برای توزیع در شبکه های برق شهری از این نوع هسته ها در ساختمان ترانسفورماتور استفاده می شود. در ترانسفورماتورها با فرکانس بالا (ده ها کیلوهرتز) هسته از جنس فریت است که این ترانسفورماتورها اغلب در صنعت مخابرات کاربرد دارند. هرچه توان انتقال الکتریکی یک ترانسفورماتور بیشتر باشد، ابعاد هسته و در نهایت ترانسفورماتور نیز بزرگ تر است، البته لازم به ذکر است که ابعاد ترانسفورماتور به موارد دیگری نظیر فرکانس کاری نیز بستگی دارد.
- سیم پیچ: سیم پیچ های ترانسفورماتور معمولاً از جنس مسی یا آلومینیوم هستند. به طور معمول، به سیم پیچ هایی که به ولتاژ ورودی متصل هستند، سیم پیچ اولیه و به سیم پیچ هایی که به ولتاژ خروجی (ولتاژ مورد نظر پس از فعالیت ترانسفورماتور) متصل می باشند، سیم پیچ ثانویه گفته می شود. سطح مقطع سیم پیچ ها اغلب به صورت گرد، چهارگوش و نواری ساخته می شود. در ترانسفورماتورهای کوچک، سیم پیچ ها با مقطع گرد تولید می شوند که معمولاً بر روی قرقره ای از جنس ترموپلاست پیچیده می شوند. در ترانسفورماتورهای بزرگتر و توان های بالاتر، از سیم هایی با سطح مقطع 4 گوش و عایق استفاده می شود. این سیم ها چگالی کمی داشته و این سیم ها در ترانسفورماتور، 1 تا 8 آمپر بر میلی متر مربع، چگالی دارند.
زمانی که ترانسفورماتور در حالت بی باری قرار دارد، از سیم پیچ ثانویه جریانی عبور نمی کند. بنابراین، سیم پیچ اثری در مدار ندارد، اما سیم پیچ اولیه مانند یک عنصر القایی عمل کرده و در این حالت، جریان سیم اولیه با ولتاژ دو سر آن اختلاف فاز دارد.
در اثر عبور جریان از سیم پیچ ثانویه در ترانسفورماتور در زیر بار، فوران دیگری در هسته جاری می شود که جهت آن مخالف جهت فوران سیم پیچ اولیه است و موجب تضعیف میدان مغناطیسی سیم پیچ اولیه می شود. به همین دلیل، جریان در سیم پیچ اولیه زیاد می شود که همین افزایش جریان، باعث تقویت میدان مغناطیسی در سیم پیچ اولیه می شود و میدان مغناطیسی در هسته به مقدار قبلی برمی گردد و در نتیجه، در اثر افزایش میدان ناشی از سیم پیچ اولیه، شار پراکندگی نیز افزایش میابد. ضمن اینکه شار در هسته به مقدار اولیه خود نزدیک می شود، مقداری از فوران نیز از هسته خارج شده و از هوا عبور می کند. به چنین فوران مغناطیسی، میدان پراکندگی می گویند که این میدان در بعضی از صنایع مانند صنعت مخابرات، اختلالاتی را به وجود می آورد. به همین علت از ترانسفورماتورهای پوشش مغناطیسی در صنعت مخابرات استفاده می شود.
انواع مدار ترانسفورماتور
- ترانسفورماتور با کوپلینگ کامل و بدون تلفات: این نوع ترانسفورماتور، میدان پراکندگی نداشته و دارای جریان در حالت بی باری است و اغلب برای بررسی ترانسفورماتورهای بزرگ و متوسط مورد استفاده قرار می گیرد.
- ترانسفورماتور با کوپلینگ کامل همراه با تلفات: در این مدل، تلفات وجود دارد اما میدان پراکندگی وجود ندارد و در زمان بی باری، دارای جریان می باشد. این ترانسفورماتور، اغلب جهت بررسی ترانسفورماتورهای تغذیه که مقاومت اهمی سیم پیچ هایشان زیاد است، کاربرد دارد.
- ترانسفورماتور بدون تلفات همراه با میدان پراکندگی: در این مدل تلفات وجود ندارد اما میدان پراکندگی وجود دارد و در حالت بی باری دارای جریان است که برای بررسی ترانسفورماتورهای کوچک مورد استفاده قرار می گیرد.
- ترانسفورماتورهای واقعی در حالت کلی: این مدل نیز دارای تلفات بوده، در آن ها میدان پراکندگی وجود دارد و در حالت بی باری دارای جریان است.
کاربرد ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورها به صورت های تک فاز و سه فاز ارائه می شوند و از نظر کارکرد به شرح زیر هستند:
- ترانسفورماتور قدرت: کاربرد اصلی ترانسفورماتور قدرت، توزیع و انتقال انرژی است. وظیفه آن ها، افزایش ولتاژ پس از تولید و کاهش ولتاژ برای مصرف کننده است. این عملیات، اتلاف انرژی الکتریکی را کاهش می دهد.
- ترانسفورماتور صنعت: اغلب دستگاه هایی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند، از همان ولتاژ برقی که توزیع می شود استفاده می کنند، در صورتی که برای راه اندازی به ولتاژهای دیگری نیاز دارند. با استفاده از ترانسفورماتور صنعتی می توان ولتاژ مورد نیاز دستگاه های مختلف را تأمین کرد.
- ترانسفورماتور در الکترونیک قدرت: این مدل در دسته ترانسفورماتورهای فرکانس بالا قرار می گیرد. در این دستگاه، ابتدا برق شهری AC به DC تبدیل شده و سپس با کمک سوئیچ، برق شهری AC در فرکانس بالا تولید می شود، سپس جهت کاهش و یا افزایش ولتاژ، بار دیگر به ترانسفورماتور ارسال می شود.
- اتو ترانسفورماتورها: در این مدل به جای استفاده از 2 سیم پیچ مجزا از 1 سیم پیچ برای سیم پیچ اولیه و ثانویه استفاده می شود و معمولاً 3 سر سیم دارند. این ترانسفورماتور ارزان تر و کم حجم تر است و همچنین برای راه اندازی موتورهای جریان متناوب، روشن کردن لامپ های گازی روشنایی معابر و جهت تقویت ولتاژ در منازل نیز کاربرد دارند.
- ترانسفورماتورهای اندازه گیری: این مدل شامل ترانس جریان و ترانس پتانسیل می باشد. عملکرد این ترانسفورماتور تبدیل جریان و ولتاژ زیاد به ولتاژ کم است.
تقسیم بندی ترانسفورماتور بر اساس المان های مختلف
- انواع ترانسفورماتور براساس فرکانس
- انواع ترانسفورماتور براساس توان
- انواع ترانسفورماتور براساس ساختار هسته و نوع سیم پیچی
- جنس عایق ترانسفورماتور
- تعداد فازهای ترانسفورماتور
- انواع ترانسفورماتور براساس نوع کاربرد
- انواع ترانسفورماتور براساس کاهنده و یا افزاینده بودن ولتاژ
- انواع ترانسفورماتور براساس سطح ولتاژ
- انواع ترانسفورماتور براساس روش های خنک کنندگی
در سایت راندنو خریداران می توانند انواع ترانسفورماتورهای قدرت از KVA 25 الی KVA 2000 و انواع ترانس های فوق توزیع را با قیمت و مشخصات نمایندگان اصلی آن ها مشاهده نمایند. شرکت های ایران ترانسفو، نیرو ترانسفو و آریا ترانسفو از بهترین و محبوب ترین کارخانه های تولیدکننده ترانسفورماتور هستند. خریداران می توانند استعلام خود را در سایت قرار داده و در اسرع وقت، پیش فاکتورهای مربوطه را از نمایندگان دریافت نمایند.
