ترانسفورماتور چیست؟
ترانسفورماتور یک دستگاه الکتریکی است که انرژی الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگر انتقال می‌دهد و معمولاً برای افزایش یا کاهش ولتاژ در سیستم‌های برق قدرت استفاده می‌شود. اساس کار ترانسفورماتور بر پایه اصل القای الکترومغناطیسی استوار است. این دستگاه از دو یا چند سیم‌پیچ (کلاف) ساخته شده که به دور یک هسته مغناطیسی پیچیده شده‌اند.
وقتی جریان متناوب (AC) از یک سیم‌پیچ (سیم‌پیچ اولیه) عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی در هسته ایجاد می‌کند. این میدان مغناطیسی باعث القای ولتاژ در سیم‌پیچ دوم (سیم‌پیچ ثانویه) می‌شود. نسبت تعداد دورهای سیم‌پیچ اولیه به سیم‌پیچ ثانویه تعیین کننده‌ی افزایش یا کاهش ولتاژ است. اگر تعداد دورهای سیم‌پیچ اولیه بیشتر باشد، ولتاژ افزایش می‌یابد و اگر تعداد دورها در سیم‌پیچ ثانویه بیشتر باشد، ولتاژ کاهش می‌یابد.
ترانسفورماتورها در سیستم‌های توزیع برق، در صنایع و در تجهیزات الکترونیکی کاربرد گسترده‌ای دارند و به انتقال انرژی الکتریکی به شکل مؤثر و ایمن کمک می‌کنند.
نحوه کار ترانسفورماتور به صورت زیر است:
ترانسفورماتور بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کند. این دستگاه از دو سیم‌پیچ اصلی تشکیل شده است: سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه. این دو سیم‌پیچ به دور یک هسته مغناطیسی پیچیده شده‌اند که معمولاً از جنس آهن نرم است.
هنگامی که جریان متناوب (AC) از سیم‌پیچ اولیه عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی متغیر در هسته ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ ثانویه باعث القای ولتاژ می‌شود. بنابراین، بدون اتصال مستقیم الکتریکی بین سیم‌پیچ‌ها، انرژی الکتریکی از سیم‌پیچ اولیه به ثانویه منتقل می‌شود.
نسبت ولتاژ در سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه به نسبت تعداد دورهای هر سیم‌پیچ وابسته است. فرمول کلی به شکل زیر است:
N1/N2=V1/V2
که در آن V1 و V2 به ترتیب ولتاژهای اولیه و ثانویه و N1 و N2 تعداد دورهای سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه هستند.
ترانسفورماتورها برای افزایش یا کاهش ولتاژ در سیستم‌های قدرت و انتقال برق به کار می‌روند و باعث بهبود کارایی و کاهش تلفات در انتقال برق در مسافت‌های طولانی می‌شوند.
انواع ترانسفورماتور کدامند؟
ترانسفورماتورها انواع مختلفی دارند که هر یک بسته به کاربرد و ویژگی‌های خاص خود طراحی شده‌اند. در زیر به برخی از انواع رایج ترانسفورماتورها اشاره شده است:
ترانسفورماتور قدرت:
برای انتقال و توزیع برق در سطوح بالا و در شبکه‌های برق قدرت استفاده می‌شود. این نوع ترانسفورماتورها می‌توانند ولتاژهای بالا را کاهش دهند یا افزایش دهند.
ترانسفورماتور توزیع:
در سیستم‌های توزیع برق برای کاهش ولتاژ از سطح انتقال به سطح مصرف استفاده می‌شود. معمولاً در نزدیکی مناطق مسکونی یا تجاری نصب می‌شود.
ترانسفورماتور ولتاژ:
برای اندازه‌گیری ولتاژ در شبکه‌های الکتریکی استفاده می‌شود. این نوع ترانسفورماتورها ولتاژهای بالا را به ولتاژهای قابل اندازه‌گیری کاهش می‌دهند.
ترانسفورماتور جریان:
برای اندازه‌گیری جریان در مدارهای الکتریکی به کار می‌رود. این ترانسفورماتورها جریان‌های بزرگ را به جریان‌های کوچک‌تر و قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند.
ترانسفورماتور ایزوله:
به منظور ایزوله کردن دو مدار الکتریکی از یکدیگر و جلوگیری از انتقال ولتاژ یا جریان غیرمطلوب استفاده می‌شود. معمولاً در سیستم‌های ایمنی و حفاظتی به کار می‌رود.
ترانسفورماتور فرکانس:
برای تغییر فرکانس برق استفاده می‌شود. این نوع ترانسفورماتور معمولاً در سیستم‌های خاصی مانند شبکه‌های انتقال فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ترانسفورماتور خشک:
از عایق‌های غیرمایع برای خنک‌سازی استفاده می‌کند و در مکان‌های داخلی و محیط‌های غیرآتش‌زا مناسب است.
ترانسفورماتور روغنی:
از روغن به عنوان عایق و خنک‌کننده استفاده می‌کند و معمولاً برای ترانسفورماتورهای بزرگ در نیروگاه‌ها و ایستگاه‌های انتقال به کار می‌رود.
ترانسفورماتور متغیر (Variable Transformer):
به کاربر این امکان را می‌دهد که ولتاژ خروجی را تنظیم کند. معمولاً در آزمایشگاه‌ها و برای کاربردهای خاص الکتریکی استفاده می‌شود.
هر یک از این ترانسفورماتورها برای نیازهای خاص و کاربردهای مختلف طراحی و ساخته شده‌اند و نقش مهمی در سیستم‌های الکتریکی ایفا می‌کنند.
اجزا سازنده ترانسفورماتور کدامند؟
ترانسفورماتور از چندین جزء اصلی تشکیل شده است که هر یک نقش خاصی در عملکرد آن دارند. اجزای سازنده ترانسفورماتور به شرح زیر هستند:
هسته مغناطیسی:
هسته ترانسفورماتور معمولاً از جنس فولاد سیلیکونی یا آهن نرم ساخته می شود. این هسته به منظور تقویت میدان مغناطیسی ایجاد می شود و توسط سیم‌پیچ‌ها و کاهش تلفات مغناطیسی طراحی می شود.
سیم‌پیچ‌ها (کلاف‌ها):
ترانسفورماتور معمولاً دارای دو سیم‌پیچ است:
- سیم‌پیچ اولیه (Primary Winding): جایی که ولتاژ ورودی به ترانسفورماتور متصل می‌شود و جریان از آن عبور می‌کند.
- سیم‌پیچ ثانویه (Secondary Winding): ولتاژ خروجی از این سیم‌پیچ برداشت می‌شود. تعداد دورهای این سیم‌پیچ‌ها تعیین کننده نسبت ولتاژ خروجی به ورودی است.
عایق‌ها:
عایق‌ها برای جدا کردن سیم‌پیچ‌ها و جلوگیری از اتصال الکتریکی بین آن‌ها و هسته استفاده می‌شوند. به طور کلی عایق‌ها می‌توانند از مواد مختلفی مانند کاغذ، پلاستیک یا روغن باشند.
حفاظت و نگهداری:
پوشش‌ها: ترانس معمولاً دارای پوشش خارجی برای محافظت از اجزای داخلی و جلوگیری از نفوذ گرد و غبار و رطوبت است.
سیستم‌های خنک‌کنندگی: برای جلوگیری از overheating (گرمای بیش از حد)، ترانسفورماتورها می‌توانند از سیستم‌های خنک‌کننده مثل روغن یا هوا استفاده کنند.
ترمینال‌ها:
ترمینال‌ها یا کنتاکت‌ها، نقاط اتصال برای ورودی و خروجی ولتاژ هستند و به آسانی امکان اتصال ترانسفورماتور به مدارهای الکتریکی را فراهم می‌کنند.
پیشرفته‌سازها (Taps):
در برخی ترانسفورماتورها، برای تنظیم ولتاژ خروجی، نقاط خاصی روی سیم‌پیچ‌ها (تپ‌ها) وجود دارد که امکان تغییر ولتاژ خروجی را فراهم می‌کند.
سنسورها و تجهیزات حفاظتی:
برخی ترانسفورماتورها ممکن است با سنسورهایی برای اندازه‌گیری دما، فشار روغن و جریان‌های اضافی تجهیز شوند تا در صورت بروز مشکل، دستگاه به طور خودکار خاموش شود.
هر یک از این اجزا در کارایی و عملکرد بهینه ترانسفورماتور نقش دارند و باعث می‌شوند که این دستگاه به شکل مؤثر و ایمن عمل کند.
اتو ترانسفورماتور چیست؟
اتو ترانسفورماتور (Auto Transformer) نوعی ترانسفورماتور است که تنها یک سیم‌پیچ دارد و به عنوان سیم‌پیچ اولیه و ثانویه عمل می‌کند. این طراحی خاص باعث می‌شود که اتو ترانس در برخی کاربردها نسبت به ترانس های معمولی مزایای خاصی داشته باشد.
شرکت مهندسی مهام نیروی لوت با هدف طراحی، تامین تجهیزات و نصب خطوط انتقال برق، پست های فشار قوی، تابلوهای برق فشار ضعیف، متوسط و قوی، کابل کشی ها در سایز های مختلف و نصب انواع ترانسفورماتورها با پیشرفته ترین و به روز ترین متدهای اجرایی، به کارفرمایان بخش دولتی و خصوصی و در استان کرمان تاسیس و راه اندازی شده است.