ترانسفورماتور چیست و چه کاربردی دارد؟
ترانسفورماتور دستگاهی است که بر‌اساس قانون القای فارادی کار می‌کند و برای انتقال انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. درواقع ترانسفورماتور می‌تواند تغییراتی را در قدرت، شبکه انتقال و فرکانس جریان (کاهش جریان فشار قوی به یک مقدار پایین‌تر) ایجاد کند. این دستگاه انواع مختلفی دارد و جهت اندازهگیری ولتاژ، جریان، نیرو، انرژی،ضریب توان، فرکانس و سایر مقادیر الکتریکی از انواع اندازهگیری آن استفاده می‌کنند. ترانسفورماتور نوعی دستگاه کمک کننده است؛ زیرا اتصال مستقیم وسایل اندازهگیری و رله‌های حفاظتی با توجه به ولتاژ زیاد برق امکان‌پذیر نیست. اگر می‌خواهید در مورد انواع مختلف ترانسفورماتور و کاربرد هریک از آن‌ها اطلاعات بیشتری به‌دست آورید، تا انتهای این بخش با پیوان همراه باشید. به علاوه امکان دریافت قیمت ورق سیاه st37 هم در وب‌سایت ما وجود دارد.
ساختار ترانس یا ترانسفورماتور
در پاسخ به پرسش کاربرد و شرح ترانس باید خاطرنشان کنیم که این دستگاه از سه جز اصلی هسته، سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه تشکیل شده است. سیم‌پیچ حداقل سه‌نقطه برای اتصال الکتریکی دارد که به هرکدام از این اتصال‌ها تپ می‌گویند. ولتاژ ورودی و بار الکتریکی همانطور که در دستگاه‌های کنترل الکترونیکی قابل انجام بوده به تپ متصل شده و یک تپ از سه مورد که در انتهای سیم‌پیچ قرار دارد، مشترک است.
هسته مسیر مورد نیاز برای شار جریان مغناطیسی را فراهم می‌کند. در عین حال سیم‌پیچ اولیه وظیفه‌ی دریافت جریان الکتریکی متناوب از منبع و سیم‌پیچ ثانویه وظیفه‌ی دریافت انرژی و جریان و تغییر آن‌ها به ولتاژهای دیگر را برعهده دارد.
در مجموع می‌توان گفت که اجزای تشکیل‌دهنده‌ی ترانس به شرح زیر هستند:
- بدنه شامل کنه – درب – سینی – شاسی
- سیم‌پیچ‌ها
- هسته
- صفحه پلیت
- پلاک راهنما
- لامپ سینال
- فیوز (فشار ضعیف)
- کیت الکترونیکی (فشار ضعیف)
- پیچ و مهره و پرچ
- سیم لاکی
- رله
- مقاومت – دیود – آی سی – خازن – ترانزیستور
- پتانسیوتر
- روغن ترانس
- بوشینگ
- مخزن روغن
- سیستم تهویه(فشار قوی)
- برق‌گیر
بیشتر بخوانید: کاربرد کروم وانادیوم
انواع مختلف ترانسفرماتور
ترانسفورماتورها بر مبنای کاربردی که دارند به انواع مختلف زیر تقسیم می‌شوند:
- ترانسفورماتورهای جدا کننده
- ترانسفورماتورهای عایق: خشک و روغنی
- ترانسفورماتورهای کنترل
- ترانسفورماتورهای منبع تغذیه
- اتو ترانسفورماتورها
- ترانسفورماتورهای جرقه‌زن
- ترانسفورماتور افزاینده و ترانسفورماتور کاهنده
- ترانسفورماتور سه فاز و تک فاز
- ترانسفورماتور قدرت، توزیع و ابزاری
- ترانسفورماتور درونی و بیرونی
بیشتر بخوانید: استاندارد ولتاژ در دستگاه‌های مختلف
ترانسفورماتور جداکننده یا ایزولاسیون
این نوع ترانسفورماتورها که سیم‌پیچ‌های آن از نظر الکتریکی از هم جدا هستند، برای جداکردن الکتریکی وسایل و ممانعت از برق‌گرفتگی استفاده می‌شوند. سر اولیه‌ی ترانسفورماتور جداکننده به زمین متصل شده است؛ بنابراین اگر شخصی یک سیم را در سمت ثانویه لمس کند، هیچ‌گونه گذر جریانی وجود نخواهد داشت.
ترانسفورماتور عایق
ترانسفورماتورها برمبنای عایق مورد استفاده به دو دسته‌ی خشک و روغنی تقسیم می‌شوند.
ترانسفورماتور خشک
در این نوع سیستم خنک‌کننده مایع وجود ندارد و سیم‌پیچ‌های آن برای محافظت در برابر رطوبت هوا با رزین اپوکسی پوشیده شده‌اند؛ بنابراین برای خنک کردن آن از هوا استفاده می‌شود. هوا عایق چندان مناسبی نیست؛ در نتیجه در ساختار این محصولات از پیچه‌های بزرگ برای جبران دمای بالا استفاده شده است. به‌علاوه به همین دلیل امکان استفاده از این نوع در ولتاژهای بالاتر از ۳۳ کیلوولت هم وجود ندارد. سیستم خنک‌کننده ضعیف باعث شده تا این ترانسفورماتورها همواره در معرض گرمای بیش از حد باشند. این حرارت بالا به خودی خود باعث کاهش عمر مفید دستگاه نیز می‌شود.
ترانسفورماتور روغنی
سیستم خنک‌سازی مورد استفاده در این نوع، روغن قابل اشتعال است. از جمله مزایای این سیستم خنک‌سازی در مقایسه با مورد قبلی می‌توان به سرمایش بهتر اشاره کرد. به همین دلیل این سیستم معمولاً برای ترانسفورماتورهایی با توان بالا که در محیط‌های خشن بیرونی هستند، استفاده می‌شود.
البته ترانسفورماتورهای روغنی چندان هم بی‌عیب و نقص نیستند و به دلیل مخازن روغن و سنسورهای مورد نیاز برای پایش رطوبت، ابعاد بسیار بزرگی دارند. به‌علاوه روغن قابل اشتعال است؛ در نتیجه این دستگاه برای استفاده در محیط داخلی مناسب نیست.
ترانسفورماتور کنترل
نوعی ترانسفورماتور است که سیم‌پیچ‌های آن از نظر الکتریکی جدا بوده و همانطور که از نام آن مشخص است برای کنترل استفاده می‌شوند. از انواع مختلف آن‌ها می‌توان به ترانس نمونه جریان یا ترانس نمونه ولتاژ اشاره کرد.
ترانسفورماتور جریان یا (Current Transformer (CT
از این مدل که معمولاً به شکل سری وصل می‌شود، جهت کاهش و کنترل جریان ورودی و محافظت از سیستم‌های حفاظتی استفاده می‌شود. در واقع عملکرد ترانسفورماتور جریان (CT) در مدار به گونه‌ای است که با کاهش جریان و استفاده از یک آمپرسنج استاندارد مسیری را برای پایش جریان الکتریکی از خط انتقال AC فراهم می‌کند (جهت استفاده ابزارهای متصل و رله‌ها) و به این ترتیب سبب جلوگیری از آسیب سیستم ثانویه متصل می‌شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید بلاگ انواع تابلوهای برق از نظر عملکرد و ولتاژ را مطالعه کنید.
از انواع ترانسفورماتور جريان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سيم پيچي شده (Wound CT): شامل يک يا چند دور سيم به دور هسته است.
- ميله اي (Bar CT): شامل يک هادي مستقيم، ثابت و مجزا به شكل ميله، نوار و لوله است.
- پنجره دار (Window CT): تنها دارای سيم پيچ ثانويه است.
- بوش دار (Bushing CT): در مدارشكن‌ها از این نوع استفاده می‌کنند که داراي يک هسته حلقوی است.
ترانسفورماتور ولتاژ (PT) چیست؟
نوعی دستگاه ترنس است که جهت اندازهگیری ولتاژ به کار می‌رود. این دستگاه به صورت سه فاز طراحی و تولید شده و از آن برای کاهش ولتاژ به مقادیر پایین‌تر استفاده می‌شود.
از انواع ولتاژ (PT) می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ترانسفورماتور ولتاژ مغناطیسی (اندوکتیو): یکی از دسته‌بندی‌های ساختاری ولتاژ ترانسفورماتور که علامت اختصاری آن MVT است. در پست‌های فشارقوی معمولاً از ترانسفورماتورهای MVT برای حفاظت، سنکرون و همین‌طور اندازهگیری دقیق استفاده می‌شود.
- ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (کاپاسیتیو): در سطوح ولتاژ بالا، ترانسفورماتور ولتاژ مغناطیسی سنگین شده و استفاده از آن گران است؛ بنابراین از ترانس ولتاژ خازنی (CVT) استفاده می‌شود.
تفاوت ترانسفورماتور CT و PT
نحوه قرارگیری در مدار برق ترانسفورماتور جریان (CT) به شکل سری و اتصال ثانویه به آمپرمتر است. عملکرد ثانویه در جریان (CT) تقریباً اتصال کوتاه است. نکته قابل توجه این است که در جریان اصلی در ترانسفورماتورCT با تغییر جریان مدار، قدرت تغییر می‌کند. از مدار برق (CT) جهت اندازهگیری، کنترل و حفاظت استفاده می‌شود و تعداد دورهای ثانویه‌ی آن بیشتر از اولیه است.
نحوه قرارگیری در مدار برق ترانسفورماتور ولتاژ (PT) به شکل موازی و اتصال ثانویه به ولت‌متر است. عملکرد ثانویه در ترانسفورماتور ولتاژ (PT) در شرایط مدار باز انجام می‌شود و جریان اولیه در آن بستگی به بار ثانویه دارد. جریان اولیه و تغییر تحریک اولیه محدود به محدوده‌ی کوچکی است. می‌توان از نوع ولتاژ (PT) در شرایط مدار باز ثانویه استفاده کرد.
ترانسفورماتور منبع تغذیه
انواعی از ترانسفورماتورها که در آن‌ها یک یا چند سیم‌پیچ ثانویه از نظر الکتریکی از سیم‌پیچ اولیه جدا شده‌اند.
اتو ترانسفورماتور
سیم‌پیچ این نوع دارای دو سر ثابت و یک سر متغیر است. در این حالت برای افزایش یا کاهش تعداد دورهای سیم‌پیچ ثانویه، سر متغیر را جابه‌جا کرده و به این ترتیب ولتاژ خروجی را افزایش یا کاهش می‌دهند.
ترانسفورماتور جرقه‌زن
نوعی ترانسفورماتور که سیم‌پیچ‌های آن‌ها از نظر الکتریکی از یکدیگر جدا بوده و برای مشتمل کردن مخلوط هوا و گاز یا هوا و روغن با استفاده از جرقه یا قوس الکتریکی استفاده می‌شوند.
بیشتر بدانید: دستگاه اندازهگیری ولتاژ در تابلو برق
ترانسفورماتور افزاینده و ترانسفورماتور کاهنده
این دستگاه افزاینده ولتاژ ورودی را به مقادیر بیشتری افزایش می‌دهد. در حقیقت ولتاژ ورودی در سیم‌پیچ اولیه پایین و جریان آن زیاد است و زمانی که به سیم‌پیچ خروجی می‌رسد ولتاژ افزایش یافته و جریان کاهش می‌یابد. در مقابل ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ ورودی را به مقادیر کمتری کاهش می‌دهد.
ترانسفورماتور سه فاز و تک فاز
برق سه فاز از کارایی بیشتری در مقابل برق تک فاز برخوردار است؛ به همین دلیل استفاده از ترانسفوماتورهای سه فاز هم به دلیل کارایی و قیمت مناسب، بیشتر است. اما در بعضی از موارد ترانسفورماتورهای تک فاز به دلیل ابعاد کوچک‌تر و حمل‌ونقل آسان‌تر کاربرد بیشتری دارند.
ترانسفورماتور قدرت، توزیع و ابزاری
اگر به مسافت طولانی برای انتقال برق نیاز باشد از ترانسفورماتور قدرت برای ثابت کردن نوسانات ولتاژ برق استفاده می‌شود.
ترانسفورماتور توزیع انواعی از این محصول است که میزان کارايی آن در حالت دارای بار به بیش از ۵۰ درصد ظرفیت رسیده و می‌تواند ۲۴ ساعته با تنظیم ولتاژ برای مصارف تبلیغاتی و مناطق مسکونی استفاده شود.
ترانسفورماتور ابزاری شامل ترانسفورماتور جریان و ولتاژ بوده و برای کاهش ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ترانسفورماتور درونی و بیرونی
اگر نیاز به استفاده از وسایل برقی در بیرون از ساختمان وجود داشته باشد، از ترانسفورماتور بیرونی استفاده می‌شود؛ در غیراین صورت و در زمان نیاز به برق در داخل منازل از ترانسفورماتور درونی استفاده می‌شود.
مدار معادل ایده‌آل
در یک مدار معادل ایده‌آل تمامی المان‌ها حذف شده و صرفاً کوپل مغناطیسی نشان داده می‌شود. در نتیجه تلفات در این مدار صفر شده و به دلیل ساده بودن در بسیاری از محاسبات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تپ چنجر چیست؟
تپ چنجر دستگاهی است که درون ترانس قرار گرفته و به اندازه‌ای مجاز از یک سمت سیم‌پیچ ترانس را کم یا زیاد می‌کند. در حقیقت هدف از استفاده از این دستگاه، تغییر ولتاژ ترانس بدون باز کردن آن است.
بیشتر بخوانید: تولیدکنندگان ورق آلیاژی A516
کاربرد اصلی دستگاه ترانسفورماتور
اچنین دستگاهی قادر به انتقال و توزیع همسان برق هستند، به همین دلیل از آن‌ها در نیروگاه‌های برق و صنعت به صورت گسترده استفاده می‌شود که جزئیات آن به شرح زیر است:
کاربرد ترانسفورماتور در صنعت
انرژی الکتریکی در نیروگاه‌ها ایجاد شده و به مصرف‌کنندگان که آن را به روش‌های متفاوتی استفاده می‌کنند، می‌رسد. معمولاً دستگاه‌های مصرف‌کننده از این انرژی الکتریکی به همین صورت و با همین میزان ولتاژ استفاده می‌کنند؛ اما در بعضی از موارد باید میزان ولتاژ تغییر کند. اینجا است که کاربرد ترانسفورماتور مشخص می‌شود. البته در بعضی موارد هم کاربرد ترانسفورماتور صرفاً ایجاد ایمنی و محافظت است.
کاربرد ترانسفورماتور در الکترونیک قدرت
بعد از پیشرفت الکترونیک قدرت استفاده از ترانسفورماتورهایی با فرکانس بالا رونق گرفت. در حقیقت در تمام مبدل‌های الکترونیک با تقویت و ولتاژ خروجی ایزوله از ترانسفورماتور استفاده شده است. در این مبدل‌ها برق AC به DC تبدیل شده و بعد از سوئیچ در فرکانسی بالا، برق AC با فرکانس زیاد تولید می‌شود. در نهایت از یک ترانسفورماتور با فرکانس بالا برای کاهش یا افزایش ولتاژ و ایزولاسیون استفاده می‌شود.
مزایای استفاده از ترانسفورماتور اندازهگیری
از مزایای استفاده از ترانس اندازهگیری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- استفاده از این ترانسفورماتورها سبب استانداردسازی تجهیزات اندازهگیری و در نتیجه کاهش هزینه تجهیزات می‌شود.
- راحتی در جایگزینی تجهیزات اندازهگیری آسیب دیده یکی دیگر از مزایای استفاده از این نوع دستگاه است.
- در هنگام استفاده از یک سازه اندازهگیری می‌توان چند دستگاه را به جریان برق متصل کرد.
- انرژی و برق در مدارهای ترانسفورماتورهای اندازهگیری کم مصرف است.
- استفاده از این دستگاه باعث ایمنی عملگرها و در نتیجه جداسازی الکتریکی بین مدار ولتاژ بالا و تجهیزات اندازهگیری می‌شود.
بیشتر بخوانید: کاربرد میلگرد ترانس در ساخت‌وساز
جمع‌بندی نهایی
ترانسفورماتور دستگاهی مهم و کاربردی در صنعت برق و الکترونیک است که برای کاهش جریان در خطوط انتقال الکتریکی استفاده می‌شود. این دستگاه در ابتدای خطوط استفاده شده و از اتلاف انرژی هادی‌های الکتریکی جلوگیری می‌کند. میزان تلفات یک هادی با مجذور جریان عبوری از آن رابطه‌ی مستقیم دارد؛ بنابراین کاهش جریان می‌تواند موجب کاهش میزان تلفات و هدررفت انرژی شود. برای جلوگیری از بروز چنین اتفاقی از این دستگاه که یکی از مهم‌ترین سیستم‌ها برای کاهش هدررفت انرژی الکتریکی در مسیرهای انتقال شهری و روستایی است، استفاده می‌شود. شما می‌توانید پرسش‌های خود پیرامون ماهیت ترانس و انواع مختلف آن را با کارشناسان مجموعه پیوان در میان بگذارید.
نظرات