اساس کار ترانسفورماتور / ترانسفورماتور برق - ساخت و ساز اساسی، کار و انواع

اساس کار ترانسفورماتور / ترانسفورماتور برق – ساخت و ساز اساسی ترانسفورماتور ، کار و انواع

ترانسفورماتور الکتریکی یک ماشین الکتریکی ساکن است که توان الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگر بدون تغییر فرکانس تبدیل می کند. ترانسفورماتور می تواند با کاهش یا افزایش جریان متناظر، ولتاژ را افزایش یا کاهش دهد.

اصل کار ترانسفورماتور

اصل اساسی کار یک ترانسفورماتور پدیده القای متقابل بین دو سیم پیچی است که توسط شار مغناطیسی مشترک به هم متصل شده اند. شکل سمت راست ساده ترین شکل ترانسفورماتور را نشان می دهد. اساساً یک ترانسفورماتور از دو سیم پیچ القایی تشکیل شده است. سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه. سیم پیچ ها به صورت الکتریکی از هم جدا می شوند اما به صورت مغناطیسی به یکدیگر متصل می شوند. هنگامی که سیم پیچ اولیه به منبع ولتاژ متناوب متصل می شود، شار مغناطیسی متناوب در اطراف سیم پیچ تولید می شود. هسته مسیر مغناطیسی را برای شار فراهم می کند تا با سیم پیچ ثانویه مرتبط شود. بیشتر شار به سیم پیچ ثانویه متصل می شود که به عنوان “شار مفید” یا “شار” اصلی نامیده می شود، و شار که با سیم پیچ ثانویه مرتبط نمی شود به عنوان “شار نشتی” نامیده می شود. از آنجایی که شار تولید شده متناوب است (جهت آن به طور مداوم در حال تغییر است)، EMF بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی در سیم پیچ ثانویه القا می شود. این emf ’emf متقابل القا شده’ نامیده می شود و فرکانس emf القا شده متقابل با emf عرضه شده یکسان است. اگر سیم پیچ ثانویه مدار بسته باشد، جریان القایی متقابل از آن عبور می کند و از این رو انرژی الکتریکی از یک مدار (اولیه) به مدار دیگر (ثانویه) منتقل می شود.

ساخت پایه ترانسفورماتور
ساخت ترانسفورماتور

اساساً یک ترانسفورماتور از دو سیم پیچ القایی و یک هسته فولادی چند لایه تشکیل شده است. کویل ها از یکدیگر و همچنین از هسته فولادی عایق هستند. یک ترانسفورماتور همچنین ممکن است شامل یک محفظه برای سیم پیچی و مونتاژ هسته (به نام مخزن)، بوش های مناسب برای گرفتن پایانه ها، محافظ روغن برای تامین روغن در مخزن ترانسفورماتور برای مقاصد خنک کننده و غیره باشد.

شکل‌های ورق فولادی چند لایه ترانسفورماتور در انواع ترانسفورماتورها، هسته با مونتاژ (روکش) ورق‌های فولادی چند لایه، با حداقل فاصله هوا بین آنها (برای رسیدن به مسیر مغناطیسی پیوسته) ساخته می‌شود. فولاد مورد استفاده دارای محتوای سیلیکون بالا و گاهی اوقات عملیات حرارتی است تا نفوذپذیری بالا و افت پسماند کم را فراهم کند. از ورق های فولادی چند لایه برای کاهش تلفات جریان گردابی استفاده می شود. ورق ها به شکل E، I و L برش داده می شوند. برای جلوگیری از عدم تمایل زیاد در اتصالات، لمینیت ها با متناوب دو طرف اتصال روی هم چیده می شوند. یعنی اگر اتصالات مجموعه ورق اول در وجه جلو باشد، اتصالات مجموعه بعدی در وجه عقب نگه داشته می شود.

انواع ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها را می توان بر اساس انواع مختلف طبقه بندی کرد، مانند انواع ساختمان، انواع خنک کننده و غیره.

(الف) بر اساس ساخت، ترانسفورماتورها را می توان به دو نوع طبقه بندی کرد: (i) ترانسفورماتور نوع هسته ای و (ii) ترانسفورماتور نوع پوسته، که در زیر توضیح داده شده است.

(I) ترانسفورماتور نوع هسته

در ترانسفورماتور نوع هسته، سیم‌پیچ‌ها به شکل زخم استوانه‌ای شکل هستند که همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، بر روی اندام‌های هسته نصب می‌شوند. کویل های استوانه ای دارای لایه های مختلفی هستند و هر لایه از یکدیگر عایق می باشد. از موادی مانند کاغذ، پارچه یا میکا می توان برای عایق استفاده کرد. سیم پیچ های ولتاژ پایین نزدیک تر به هسته قرار می گیرند، زیرا عایق بندی آنها آسان تر است.

(II) ترانسفورماتور نوع پوسته

سیم‌پیچ‌ها قبلاً زخمی شده‌اند و در لایه‌هایی با عایق بین آن‌ها نصب می‌شوند. یک ترانسفورماتور پوسته ای ممکن است شکل مستطیلی ساده داشته باشد .

ب) بر اساس هدف آنها

ترانسفورماتور پله بالا: ولتاژ افزایش می یابد (با کاهش بعدی در جریان) در ثانویه.
ترانسفورماتور پله پایین: ولتاژ کاهش می یابد (با افزایش بعدی در جریان) در ثانویه.

ج) بر اساس نوع عرضه

ترانسفورماتور تک فاز
ترانسفورماتور سه فاز

د) بر اساس استفاده از آنها

ترانسفورماتور قدرت: مورد استفاده در شبکه انتقال، امتیاز بالا
ترانسفورماتور توزیع: در شبکه توزیع مورد استفاده قرار می گیرد و نسبت به ترانسفورماتورهای قدرت دارای امتیاز کمتری است.
ترانسفورماتور ابزار: برای اهداف رله و حفاظت در ابزارهای مختلف در صنایع استفاده می شودترانسفورماتور جریان (CT)
ترانسفورماتور پتانسیل (PT)