ترانسفورماتور یا ترانس به وسیله ای گفته می شود که انرژی الکتریکی را به وسیله دو یا چند سیم پیچ و از طریق القای الکتریکی از یک مدار به مداری دیگر منتقل می کند. در این انتقال جریان جاری در مدار اول (اولیه ترانسفورماتور) موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ اول می شود. این میدان مغناطیسی به نوبه خود موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در مدار دوم می شود که با اضافه کردن یک بار به مدار دوم این ولتاژ می تواند به ایجاد یک جریان ثانویه ختم شود. در واقع اگر دو سیم پیچ را در کنار یکدیگر قرار داده و از یکی از آنها جریان متغیری عبور دهیم ، در سیم پیچ دوم یک ولتاژ القا می شود.
با عبور جریان متغیر از سیم پیچ اولیه یعنی سیم پیچی که ورودی به آن اعمال می شود ، در اطراف آن یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد می شود . این میدان متغیر، سیم پیچ دوم را قطع می کند و سبب القای ولتاژ در آن می شود . دقت داشته باشید که در یک ترانسفورماتور بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه هیچ گونه تماس الکتریکی وجود ندارد و انرژی ورودی تماماً از طریق میدان مغناطیسی به ثانویه منتقل می شود.
ترانسفورماتور ها یکی از پر بازده ترین تجهیزات الکتریکی هستند؛ به طوری‌که در برخی ترانسفورماتور های بزرگ بازده به ۹۹٫۷۵٪ نیز می رسد. امروزه، از ترانسفورماتور ها در اندازه ها و توان های مختلفی استفاده می شود. از یک ترانسفورماتور کوچک که در یک میکروفون قرار دارد تا ترانسفورماتور های غول پیکر چند گیگا ولت آمپری. همه این ترانسفورماتور ها اصول کار یکسانی دارند، اما در طراحی و ساخت آن ها تفاوت هایی وجود دارد.
اصول پایه ای ترانسفورماتور
به طوری‌کلی عملکرد ترانسفورماتور بر دو اصل استوار است:
جریان الکتریکی متناوب می تواند میدان مغناطیسی متغیر پدید آورد.
میدان مغناطیسی متغیر در یک سیم پیچ می تواند موجب به وجود آمدن جریان الکتریکی متناوب در یک سیم پیچ دیگر شود.
در واقع در یک ترانس جریان سیم پیچ اولیه موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی می گردد. هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه روی یک هسته که دارای خاصیت نفوذپذیری مغناطیسی بالایی است (مانند آهن) پیچیده شده اند. بالا بودن نفوذپذیری مغناطیسی هسته موجب می شود تا بیش تر میدان تولید شده توسط سیم پیچ اولیه از داخل هسته عبور کرده و به سیم پیچ ثانویه برسد.
انواع ترانسفورماتور
ساخت انواع مختلف ترانسفورماتور به منظور استفاده از آن ها در کاربرد های متفاوت می باشد. در این میان برخی از انواع ترانسفورماتور ها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند که می توان به نمونه های زیر اشاره کرد:
- ترانس تطبیق امپدانس
- ترانس ولتاژ
- ترانس جریان
- ترانس هسته هوایی
- رآکتور اشباع
- ترانس با اتصال مثلث باز (V-V) و ترانس Scott-T (اتصال اسکات)
- ترانس تفاضلی متغیر خطی
اتوترانسفورماتور
اتوترانسفورماتور به ترانسفورماتوری گفته می شود که تنها از یک سیم پیچ تشکیل شده است. این سیم پیچ دارای دو سر ورودی و خروجی و یک سر در میان است. به طوری‌که می توان گفت سیم پیچ کوتاه‌تر (که در ترانس کاهنده سیم پیچ ثانویه محسوب می شود) قسمتی از سیم پیچ بلند تر است. در این‌گونه ترانسفورماتورها تا زمانی که نسبت ولتاژ-دور در دو سیم پیچ برابر باشد ولتاژ خروجی از نسبت سیم پیچ تعداد دور سیم پیچ ها به ولتاژ ورودی به دست می آید. با قرار دادن یک تیغه لغزان به جای سر وسط ترانس، می توان نسبت سیم پیچ های اولیه و ثانویه را تا حدودی تغییر داد و به این ترتیب ولتاژ پایانه خروجی ترانسفورماتور را تغییر داد.
مزیت استفاده از اتوترانسفورماتور کم هزینه تر بودن آن است چرا که به جای استفاده از دو سیم پیچ تنها از یک سیم پیچ در آن ها استفاده می شود. عیب این گونه ترانسفورماتور ها این است که نمی توان با آن ترانسفورماتور ایزوله ساخت و دیگر مشکل آن کمبود ایمنی در هنگام استفاده از آن است؛ چنانچه اگر سیم ثانویه آن قطع شود یا بسوزد ممکن است منجر شود خروجی همان ولتاژ ورودی شود.
ترانسفورمر سه فاز
ترانسفورماتورهای سه فاز از نظر ساختمان ظاهری دو نوع هستند:
- ترانسفورماتورهای سه فاز سه پارچه که از سه ترانسفورماتور تک فاز تشکیل شده اند.
- ترانسفورماتورهای یکپارچه که از یک هسته مشترک تشکیل شده‌اند.
کاربرد ترانسفورماتور
از جمله کارکرد های ترانسفورماتور افزایش و کاهش ولتاژ و جریان یا به عبارت علمی تر انتقال توان می باشد. از زمان اختراع اولین ترانسفورماتور پایدار ثابت از ترانسفورماتور ها برای انتقال، توزیع و بهره برداری از انرژی الکتریکی جریان متناوب استفاده می شد. طیف ترانسفورمر ها از نظر اندازه از ترانسفورماتور های کم تر از یک سانتی متر مکعب تا واحد های اتصال شبکه برقی گسترش یافته است که صد ها تن وزن دارند. شما به طور تئوری اگر یک سر سیم پیچ 100 وات توان داشته باشید اگر تلفات انرژی را حساب نکنیم در سیم پیچ دوم هم 100 وات توان خواهیم داشت . پس ترانس از خودش توان تولید نمی کند بلکه توان اولیه را به مدار دوم منتقل می کند.
انواع مختلفی از ترانسفورماتور وجود دارد که هر کدام عملکرد و ویژگی منحصر به فردی دارد از جمله: ترانس های های ولتاژ در خطوط انتقال ، ترانس تطبیق امپدانس در آمپلی فایر ها ، ترانس ایزوله در تعمیرات ، ترانس های کاهنده ولتاژ به عنوان منبع تغذیه برای مدارات الکترونیکی ،ترانسفورماتور های استفاده شده در منابع سوئیچینگ و…
کاربرد مهم ترانسفورماتور
یکی از کاربرد های مهم ترانسفورماتور ها کاهش جریان در خطوط انتقال انرژی الکتریکی است. دلیل استفاده از ترانسفورماتور در ابتدای خطوط این است که همه هادی های الکتریکی دارای مقاومت الکتریکی هستند. این مقاومت می‌تواند موجب اتلاف انرژی در طول مسیر انتقال انرژی الکتریکی شود. میزان تلفات در یک هادی با مجذور جریان عبوری از هادی رابطه مستقیم دارد و بنابراین با کاهش جریان می توان تلفات را به شدت کاهش داد.
با افزایش ولتاژ در خطوط انتقال به همان نسبت جریان خطوط کاهش می یابد و به این ترتیب هزینه های انتقال انرژی نیز کاهش می یابند، البته با نزدیک شدن خطوط انتقال به مراکز مصرف برای بالا بردن ایمنی ولتاژ خطوط در چند مرحله و باز به وسیله ترانسفورماتور ها کاهش می یابد تا به میزان استاندارد مصرف برسد. به این ترتیب، با استفاده از ترانسفورماتور ها امکان استفاده از منابع دور دست انرژی وجود دارد.
محصولات فروشگاه الکترو پاور
