ترانسفورماتور چیست و چه کاربردی دارد؟

نوشته شده در تاریخ1 سال پیش توسط

ترانسفورماتورها یکی از مهم‌ترین دستگاه‌های الکتریکی هستند که ممکن است با آن‌ها آشنا باشید. نمونه‌ای از این دستگاه‌ها را حتما بر روی برخی از تیرهای چراغ برق مشاهده کرده‌اید. ترانسفورماتورها برای رفع نیازهای مختلف استفاده می‌شوند. برخی از آن‌ها ممکن است بسیار بزرگ باشند که یک اتاق را اشغال کنند یا به‌قدری کوچک باشند که در یک دست جا شوند. اما هدف همه آن‌ها تبدیل توان الکتریکی از یک نوع به نوع دیگر است. در ادامه با ما همراه باشید تا به شما بگوییم ترانسفورماتور چیست و چه ویژگی‌ها و کاربردهایی دارد.

منظور از ترانسفورماتور چیست؟

ترانسفورماتور یک دستگاه الکتریکی است که بر اساس اصول القای الکترومغناطیسی، انرژی الکتریکی را بدون تغییر فرکانس از یک مدار الکتریکی به مدار دیگر منتقل می‌کند. انتقال انرژی معمولاً با تغییر ولتاژ و جریان صورت می‌گیرد. ترانسفورماتورها، ولتاژ AC را افزایش یا کاهش می‌دهند.

کاربرد ترانسفورماتور چیست؟

در ادامه دربارا هدف به‌کارگیری ترانسفورماتور توضیح خواهیم داد.

ترانسفورماتور

برای تغییر سطح ولتاژ و جریان

تکنولوژی مدرن انتقال AC، نیاز به ولتاژهای بالا مانند 11KV، 33KV، 133Kv، 232KV دارد. این کار برای به حداقل رساندن تلفات انتقال و سبک‌تر کردن خط انتقال و نازک‌تر‌کردن آن ضروری است که باعث می‌شود مقدار مس کمتری مورد نیاز باشد. از سوی دیگر، سطح ولتاژ مورد نیاز مصرف‌کننده، 400V، 200V، 120V و … است. برای همین ترانسفورماتورها برای افزایش یا کاهش سطح ولتاژ استفاده می‌شوند. همچنین برای تغییر سطح جریان در برخی از وسایل حفاظتی و اندازه‌گیری، دستگاهی به‌نام ترانسفورماتور جریان به‌کار می‌رود.

برای ایجاد ایزولاسیون گالوانیکی

برخی از ترانسفورماتورها برای جداسازی دو مدار (بدون اتصال فیزیکی) مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما انتقال انرژی توسط القای الکترومغناطیسی حفظ می‌شود. به این ترتیب هر دو مدار می‌توانند از یکدیگر ایزوله باشند و اما پتانسیل متفاوت آن‌ها حفظ شود.

برای تطابق امپدانس

در اولیه و ثانویه ترانسفورماتور، توان بدون تغییر است و فقط ولتاژ و جریان هستند که تغییر می‌کنند. از این ویژگی می‌توان برای تبدیل امپدانس بار به سطحی متفاوت استفاده کرد. طبق قضیه انتقال حداکثر توان، بیشینه توان، هنگامی منتقل می‌شود که امپدانس، انطباق داشته‌باشد. بنابراین تطبیق امپدانس، بیشتر در سیستم‌های صوتی استفاده می‌شود که امپدانس اسپیکر و تلفن با هم مطابقت ندارند.
انواع ترانسفورماتور

اجزای تشکیل‌دهنده ترانسفورماتور چیست؟

چهار بخش اصلی برای یک ترانسفورماتور پایه وجود دارد. این بخش‌ها شامل اتصال ورودی، اتصال خروجی، سیم پیچ یا کویل و هسته هستند.

اکنون که متوجه شدید، اجزای تشکیل‌دهنده ترانسفورماتور چیست، بهتر است با نحوه عملکرد آن نیز آشنا شوید. 

ترانسفورماتور چگونه کار می‌کند؟

یادآوری این نکته مهم است که ترانسفورماتورها توان الکتریکی تولید نمی‌کنند. آن‌ها با استفاده از کوپلینگ مغناطیسی، توان الکتریکی را از یک مدار AC به مدار دیگر منتقل می‌کنند. هسته ترانسفورماتور برای ارائه یک مسیر کنترل‌شده برای شار مغناطیسی تولیدشده در ترانسفورماتور، توسط جریان عبوری از سیم‌پیچ‌ها به‌کار می‌رود.

هنگامی‌که یک ولتاژ ورودی به سیم‌پیچ اولیه اعمال می‌شود، جریان متناوب در این سیم‌پیچ، شروع به گردش می‌کند. بدین‌ترتیب یک میدان مغناطیسی متغیر در هسته ترانسفورماتور ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی از سیم‌پیچ ثانویه می‌گذرد و ولتاژ متناوب در این سیم‌پیچ تولید می‌کند.

نسبت بین تعداد دورهای سیم در هر سیم‌پیچ، کلید تعیین نوع ترانسفورماتور و میزان ولتاژ خروجی است. باید بدانید که نسبت بین ولتاژ خروجی و ولتاژ ورودی، برابر است با نسبت تعداد دور بین دو سیم‌پیچ.

اگر سیم‌پیچ ثانویه دارای دورهای بیشتری نسبت به سیم‌پیچ اولیه باشد، ولتاژ خروجی ترانسفورماتور از ولتاژ ورودی بیشتر می‌شود. در این‌حالت ولتاژ خروجی افزایش می‌یابد و به‌عنوان یک "ترانسفورماتور افزاینده" در نظر گرفته می‌شود. اما اگر سیم‌پیچ ثانویه دورهای کمتری نسبت به سیم‌پیچ اولیه داشته‌باشد، ولتاژ خروجی کمتر می‌شود که به آن ترانسفورماتور "کاهنده" می‌گویند.

عملکرد ترانسفورماتور

پیکربندی ترانسفورماتور

پیکربندی‌های مختلفی برای ترانسفورماتور، در سیستم‌های تک‌فاز و سه‌فاز وجود دارد که در ادامه هرکدام را معرفی می‌کنیم.

انواع ترانسفورماتور چیست؟

ترانسفورماتورها را می‌توان از جنبه‌های مختلف دسته‌بندی کرد که در این قسمت به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

ترانسفورماتور قدرت

این نوع ترانسفورماتور اساساً برای کوپل‌کردن انرژی الکتریکی از یک خط منبع تغذیه به یک سیستم مدار یا یک یا چند جزء از سیستم به‌کار می‌رود. ترانسفورماتور قدرتی که با مدارهای حالت جامد استفاده می‌شود، ترانسفورماتور یکسو‌کننده نام دارد. رتبه‌بندی ترانسفورماتور قدرت، بر حسب حداکثر ولتاژ و ظرفیت انتقال جریان ثانویه تعیین می‌شود.

ترانسفورماتور توزیع

این نوع ترانسفورماتور از نوع قطبی است که برای تامین توان نسبتاً کم برای خانه‌ها استفاده می‌شود. آن‌ها در انتهای سیستم تحویل برق قرار می‌گیرند.

اتوترانسفورماتور

اتو ترانسفورماتور نوع خاصی از ترانسفورماتور قدرت است که از یک سیم‌پیچ منفرد و پیوسته تشکیل شده است. در واقع علت نام‌گذاری آن به‌خاطر داشتن تنها یک سیم‌پیچ است که به‌تنهایی عمل می‌کند. این ترانسفورماتور با یک ترانسفورماتور دو سیم‌پیچ معمولی که دارای اولیه و ثانویه کاملاً جدا از یکدیگر است، تفاوت دارد. سیم‌پیچ‌های اتوترانسفورماتور، هم به‌صورت الکتریکی و هم مغناطیسی به یکدیگر متصل هستند. این نوع ترانسفورماتور، ارزان‌تر از نوع دو سیم‌پیچه با رتبه مشابه است. همچنین دارای تنظیم بهتر (افت ولتاژ کمتر) و راندمان بیشتر است. علاوه‌براین، می‌توان از آن برای گرفتن سیم خنثی یک سرویس سه‌سیمه 240/120 ولت استفاده کرد. اتوترانسفورماتور در مدارهای توزیع معمولی ناامن به‌کار می‌رود. دلیل آن این است که مدارهای اولیه ولتاژ بالا، به‌طور مستقیم به مدار ثانویه ولتاژ پایین متصل می‌شوند.
اتوترانسفورماتور

ترانسفورماتور ایزوله

این نوع ترانسفورماتور یک گزینه بسیار منحصربه‌فرد است که نسبت دور سیم‌پیچ‌های آن 1:1 است. بنابراین، باعث کاهش یا افزایش ولتاژ نمی‌شود. در عوض، به‌عنوان یک وسیله ایمنی عمل می‌کند و برای جداسازی هادی زمینی یک خط برق از شاسی یا هر بخشی از بار مدار به‌کار می‌رود. البته باید بدانید که استفاده از ترانسفورماتور ایزوله، خطر یا شوک را در صورت تماس با سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور کاهش نمی‌دهد. از نظر فنی، هر ترانسفورماتور واقعی که برای انتقال سیگنال یا توان استفاده شود، ایزوله است، زیرا اولیه و ثانویه توسط هادی‌ها به یکدیگر متصل نمی‌شوند، بلکه فقط از طریق القای مغناطیسی با هم ارتباط دارند. پس دلیل نام‌گذاری این نوع ترانسفورماتور چیست؟ ترانسفورماتورهایی که هدف اصلی آن‌ها جداسازی مدارهاست، به‌عنوان ترانسفورماتور ایزوله در نظر گرفته می‌شوند.

ترانسفورماتور ابزاری

برای اندازه‌گیری مقادیر بالای جریان یا ولتاژ، استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری استاندارد با رنج پایین، همراه با ترانسفورماتورهای ابزاری ویژه که به آن‌ها ترانسفورماتورهای ابزار دقیق نیز می‌گویند، مطلوب است. این نوع ترانسفورماتور همان‌طور که از نامش پیداست، عمل می‌کند. با نسبت دقیقی تغییر شکل می‌دهد تا به ابزار متصل اجازه دهد، جریان یا ولتاژ را بدون استفاده از توان کامل دستگاه اندازه‌گیری کند. دو نوع ترانسفورماتور ابزار وجود دارد: نوع جریان و نوع پتانسیل.
ترانسفورماتور چیست

ترانسفورماتور جریان

یک ترانسفورماتور جریان، دارای یک سیم‌پیچ اولیه متشکل از یک یا چند دور سیم ضخیم است. این ترانسفورماتور در مداری که جریان در آن اندازه‌گیری می‌شود، همیشه به‌صورت سری متصل است. سیم‌پیچ ثانویه از دورهای زیادی از سیم نازک تشکیل شده است که همیشه باید از طریق ترمینال‌های آمپرمتر متصل باشند. ثانویه ترانسفورماتور جریان هرگز نباید مدار باز شود. زیرا اولیه به یک منبع ثابت متصل نیست. طیف گسترده‌ای از ولتاژهای اولیه ممکن برای آن وجود دارند، زیرا دستگاه را می‌توان به انواع مختلفی از هادی‌ها متصل کرد. ثانویه این ترانسفورماتور برای واکنش با اولیه و جهت جلوگیری از مغناطیسی‌شدن کامل هسته، باید مداربسته باشد.

ترانسفورماتور پتانسیل

ترانسفورماتور پتانسیل یک ترانسفورماتور کاهنده بسیار دقیق است که معمولاً با یک ولت‌متر استاندارد 120 ولت استفاده می‌شود. با ضرب عدد مشخص‌شده روی ولت‌متر در نسبت تبدیل، کاربر می‌تواند ولتاژ سمت بالاتر را تعیین کند. نسبت‌های تبدیل رایج 10:1، 20:1، 40:1، 80:1، 100:1، 120:1 و حتی بالاتر هستند. به‌طور کلی، یک ترانسفورماتور پتانسیل بسیار شبیه به یک ترانسفورماتور دو سیم‌پیچه استاندارد است، با این تفاوت که مقدار بسیار کمی از توان را به‌کار می‌برد. ترانسفورماتورهای این سرویس همیشه از نوع پوسته‌ای هستند، زیرا ثابت شده است که این ساختار دقت بهتری ارائه می‌دهد.

سخن پایانی

در این مقاله به سوال ترانسفورماتور چیست، به‌طور کامل و جامع پاسخ دادیم و در مورد کاربردها، ویژگی‌ها و انواع ترانسفورماتور صحبت کردیم. این دستگاه‌ها کاربردهای گسترده‌ای در صنعت برق دارند و شرکت‌های مختلفی آن را تولید می‌کنند. اگر قصد خرید ترانسفورماتور را دارید، ما برند هیمل را به شما معرفی می‌کنیم. این برند یکی از معتبرترین و باکیفیت‌ترین برندهای تولیدکننده تجهیزات الکتریکی که نمایندگی آن توسط گروه فنی مهندسی صباصنعت اخذ شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد قیمت و خرید انواع ترانسفورماتور با ما تماس بگیرید. 

ارسال نظر
پاسخ دهید

اشتراک گذاری

فهرست

یک حساب کاربری رایگان برای ذخیره آیتم‌های محبوب ایجاد کنید.

ورود به سیستم

یک حساب کاربری رایگان برای استفاده از لیست علاقه مندی ها ایجاد کنید.

ورود به سیستم