انواع ترانسفورماتور و کاربردهای ترانس

۳۰ تیر ۱۳۹۸

ترانسفورماتور یا ترانس یک وسیله الکتریکی است که از طریق قانون القای الکترومغناطیسی، انرژی الکتریکی را از یک مدار الکتریکی، بدون تغییر فرکانس به مدار دیگر منتقل می کند. انتقال انرژی معمولاً با تغییر ولتاژ و جریان انجام می‌شود. ترانسفورماتورها ولتاژ AC را یا افزایش یا کاهش می‌دهند. برای علمی تر بودن مطلبی که خدمت شما ارائه می شود، عبارت ترانس و ترانسفورماتور به کار برده می شوند که در واقع، یک معنا دارند.

از ترانسفورماتورها برای برآورده کردن نیازهای مختلف استفاده می‌شود. برخی از ترانس ها می‌توانند ارتفاع زیادی داشته باشند، مثل مدل هایی که در یک ایستگاه مولد یافت می‌شوند و یا به اندازه کافی کوچک هستند که می توانید آن را در دست خود نگه دارید، که ممکن است به عنوان جای شارژ یک دوربین فیلمبرداری استفاده شود. مهم نیست که ترانس ها چه شکل و چه اندازه ای باشند، هدف این تجهیزات یکسان هستند: ” تبدیل توان الکتریکی از یک نوع به یک نوع دیگر.”

امروزه انواع مختلفی از ترانسفورماتورها برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. این مقاله نگاهی نزدیک‌تر به ترانسفورماتورهای قدرت، ترانسفورماتورهای خودکار، ترانسفورماتورهای توزیع، ترانسفورماتورهای ابزاری، ترانسفورماتورهای مجزاساز، ترانسفورماتورهای پتانسیل (مبدل های ولت) و ترانسفورماتورهای جریان خواهد داشت. همچنین به دلیل گستردگی مبحث انواع ترانس ها و کاربردهای آن، این مطلب را در دو بخش برای شما عزیزان آماده نموده ایم. امیدواریم برای شما مفید واقع شود.

ترانسفورماتورها چگونه کار می کنند؟

مهم است که همواره به یاد داشته باشید، ترانس ها توان الکتریکی تولید نمی‌کنند؛ آن‌ها توان الکتریکی را از یک مدار AC با استفاده از کوپلینگ مغناطیسی، به مدار دیگری منتقل می‌کنند. هسته ترانسفورماتور، به منظور فراهم کردن یک مسیر کنترل‌شده برای شار مغناطیسی تولید شده در ترانسفورماتور، به وسیله جریان جاری از طریق سیم‌پیچ‌ها مورد استفاده قرار می گیرد که با نام سیم‌پیچ نیز شناخته می‌شود. چهار بخش اصلی در یک ترانسفورماتور ساده وجود دارد. این بخش ها عبارتند از اتصال ورودی، اتصال خروجی، سیم پیچ و هسته.

اتصالات ورودی: بخش ورودی یک ترانس، بخش اصلی آن محسوب می شود چرا که توان الکتریکی اصلی که باید تغییر کند، به این نقطه متصل می گردد.

اتصالات خروجی: بخش خروجی یا قسمت ثانویه یک ترانسفورماتور، جایی است که توان الکتریکی به بار فرستاده می شود. بسته به نیاز بار، توان الکتریکی ورودی، افزایش می یابد یا کاهش می یابد.

سیم پیچ: انواع ترانس ها دو سیم پیچ دارند: سیم پیچ اصلی و سیم پیچ ثانویه. سیم پیچ اصلی، سیم پیچی است که توان را از منبع به دست می آورد. سیم پیچ ثانویه، سیم پیچی است که انرژی را در ولتاژ تغییر یافته یا تبدیل شده به بار منتقل می کند. معمولاً این دو سیم پیچ، به چندین سیم پیچ تقسیم می شوند تا فرآیند ایجاد شار را کاهش دهند.

هسته: هسته ی ترانسفورماتور برای فراهم کردن یک مسیر کنترل شده برای شار مغناطیسی تولید شده در ترانس مورد استفاده قرار می گیرد. هسته به طور کلی به تنهایی، یک میله فولادی جامد نیست بلکه از صفحات یا لایه های فولادی بسیار باریک تشکیل شده است. از این ساختار برای جلوگیری یا کاهش تولید گرما در سیستم ترانس استفاده می شود.

ترانس ها به طور کلی یکی از دو نوع هسته را دارند: هسته ای، پوسته ای؛ این دو نوع هسته، با روشی که در آن حلقه های اولیه و ثانویه در اطراف هسته فولادی قرار دارند، از هم متمایز می شوند.

نوع هسته ای: در این نوع ترانس، سیم پیچ، اطراف هسته لایه ای را احاطه کرده است.

نوع پوسته ای: در این نوع ترانسفورماتور، سیم پیچ توسط هسته لایه ای احاطه شده است.

زمانی که ولتاژ ورودی به سیم پیچ اصلی اعمال می شود، جریان متناوب در سیم پیچ اولیه، شروع به شارش می کند. همانطور که جریان فعلی جریان دارد، یک میدان مغناطیسی متغیر در هسته ترانسفورماتور ایجاد می گردد. هنگامی که میدان مغناطیسی از سیم پیچ ثانویه عبور می کند، ولتاژ متناوب در سیم پیچ ثانویه تولید می شود.

نسبت بین تعداد گردش های واقعی سیم در هر سیم پیچ، در تعیین نوع ترانسفورماتور و میزان ولتاژ خروجی مهم می باشد. نسبت بین ولتاژ خروجی و ولتاژ ورودی برابر با نسبت تعداد گردش های بین دو سیم پیچ است.

اگر سیم پیچ ثانویه، سیم های بیشتری نسبت به سیم پیچ اولیه داشته باشد، ولتاژ خروجی ترانسفورماتور، از ولتاژ ورودی بیشتر خواهد شد. ولتاژ خروجی در حال افزایش است و از این رو ترانسفورماتور، فزاینده تلقی می شود. اگر سیم پیچ ثانویه، سیم های پیچیده کمتری نسبت به سیم پیچ اولیه داشته باشد، ولتاژ خروجی کمتر است و این نوعی ترانسفورماتور، کاهنده به حساب می آید.

پیکربندی های ترانسفورماتور:

پیکربندی های مختلفی برای هر دو سیستم ترانس تک فاز و ترانس سه فاز وجود دارد.

برق تک فاز: ترانسفورماتورهای تک فاز، اغلب برای تأمین برق برای روشنایی مناطق مسکونی، پریز، تهویه هوا و نیازهای گرمایشی مورد استفاده قرار می گیرند. با داشتن سیم پیچ اولیه و ثانویه در دو قسمت مساوی، می توان از یک ترانسفورماتور تک فاز استفاده کرد که بسیار کارآمد است. دو قسمت از هر سیم پیچ را می توان به شکل متوالی یا موازی، دوباره متصل کرد.

برق سه فاز: برق را می توان از طریق یک مدار سه فاز شامل ترانسفورماتورها تأمین کرد که در آن از مجموعه سه ترانس تک فاز یا از یک ترانس سه فاز استفاده شده است. زمانی که مقدار قابل توجهی از برق در تبدیل برق سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از یک ترانسفورماتور سه فازه به صرفه تر است. ترتیب منحصر به فرد سیم پیچ ها و هسته، باعث صرفه جویی آهن اضافی می شود.

تعریف دلتا (D) و وای (Y): دو تنظیم اتصال برای برق سه فاز وجود دارد؛ دلتا و وای. این دو حروف یونانی هستند که نشان دهنده نحوه تنظیم رسانا بر روی ترانسفورماتورها می باشند. در اتصال دلتا، سه رسانا، از انتهایشان به شکل مثلث یا دلتا به همدیگر متصل می شوند. در اتصال وای، تمامی رساناها، از مرکز متصل اند به این معنی که در یک نقطه مشترک به هم متصل شده اند.

ترانسفورماتورهای سه فاز: این ترانس ها 6 سیم پیچ دارند، سه سیم پیچ اولیه و سه سیم پیچ ثانویه. این شش سیم پیچ توسط تولید کننده به شکل دلتا یا وای متصل می شوند. همانگونه که پیش از این بیان شد، سیم پیچ های اولیه و ثانویه ممکن است در تنظیم، به شکل دلتا یا وای متصل شوند. آنها به اتصال با تنظیم یکسان در یک ترانسفورماتور یکسان نیازی ندارند. تنظیم اتصال واقعی مورد استفاده، به کاربرد آن بستگی دارد.

گروه تحقیق و توسعه تالی الکتریک

برچسب زده شده با