ترانسفور ماتور را می‌توان از کلیدی‌ترین تجهیزات در شبکه قدرت و انتقال به حساب آورد. این وسیله وظیفه انتقال جریان الکتریکی از یک منبع به دورترین نقطه را بر عهده دارد. در ادامه این مطلب می‌خواهیم به بررسی انواع ترانسفورماتور بپردازیم و بیشتر با ویژگی‌های آن آشنا شویم.
ترانسفورماتور دستگاهی است که برق را از یک مدار به مدار دیگر بدون این که تلفاتی در مسیر ایجاد گردد و یا این که فرکانسی تغییر یابد، انتقال می‌دهد. تامین کننده انرژی الکتریکی، به طور عمده است. علاوه بر این با انتقال انرژی آن را تبدیل به ولتاژ دیگری می‌کند. این دستگاه الکتریکی بر اساس قانون القای فارادی عملیات جا به جایی برق را انجام می‌دهد.
بدین صورت که وجود یک جریان متغیر در سیم پیچ اولیه، میدان مغناطیسی متغیری را ایجاد می‌کند. این میدان در نهایت منجر به شکل گیری ولتاژ در سیم پیچ دوم می‌گردد. با توجه به قابلیتی که این دستگاه دارد، از آن در جهت کاهش و یا افزایش ولتاژ متناوب در پروژه‌های برق به کار گرفته می‌شود. ترانسفورماتورها به لحاظ اندازه از ۱ سانتیمتر مکعب تا واحدهای اتصال شبکه برق غول پیکر موجود می‌باشند. که هر کدام ویژگی مختص به خود را دارند و برای کاربری‌های گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️
🔥 نیرو ترانس، عرضه کننده انواع ترانس جریان ct 🔥
↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️
ترانسفورماتورها بر اساس پارامترهای مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به کاربرد، جنس، ساخت و… اشاره کرد. در ادامه انواع ترانسفورماتور را بررسی می‌کنیم:
ترانسفورماتور از نظر جنس هسته
☑️ هسته هوایی
هوا یا پلاستیک در این ترانس‌ها هسته اصلی است یعنی در دو هسته پلاستیکی سیم پیچ‌ها پیچیده می‌شوند و عملا هسته فیزیکی وجود ندارد.
☑️ هسته فرومغناطیس-آهنی
هسته این ترانس از جنس مواد فرومغناطیس است. یعنی برای افزایش میدان مغناطیسی آن از یک هسته فرومغناطیسی در ترانس استفاده می‌کنند. شدت این میدان به نفوذپذیری ماده مغناطیسی آن بستگی دارد.
ترانسفورماتورها از نظر تبدیل ولتاژ
بر اساس سطح تبدیل ولتاژ AC، ترانسفورماتور به دو دسته افزاینده و کاهنده تقسیم می‌شود. هر کدام از این موارد ویژگی خاص خود را دارند و برای کاربری‌های گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ترانسفورماتور افزاینده
در این نوع از ترانسفوماتورها، ولتاژی که در سیم پیچ ثانویه وجود دارد از ولتاژ سیم پیچ اولیه بیشتر است. که دلیل این امر را هم می‌توان به تعدا دور کمتر در سیم پیچ اولیه نسبت داد. این طور می‌توان گفت که ولتاژ خروجی دستگاه وابسته به نسبت تبدیل یا همان نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به اولیه است. در ترانسفورماتور افزاینده این نسبت تبدیل برابر با یک می‌باشد.
ترانسفورماتور کاهنده
نوع کاهنده دقیقا بر عکس ترانسفورماتور افزاینده می‌باشد، یعنی میزان ولتاژی که در سیم پیچ اولیه وجود دارد از سیم پیچ ثانویه بیشتر است. چرا که تعداد دورها در سیم پیچ اولیه زیادتر می‌باشند. این میزان ولتاژ ورودی بیشتر نسبت به خروجی کمتر، موجب می‌گردد تا ترانسفورماتور میزان ولتاژ جریان برق مستقیم (AC) را کاهش دهد. نسبت تبدیل در این دستگاه کمتر از یک می‌باشد.
↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️
مهم ترین کلید قدرت در تابلو های برق صنعتی 👈🏾 سکسیونر 👉🏾
↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️↔️
ترانسفورماتور از نظر کاربرد
☑️ ترانس قدرت
اساسا از این ترانس برای کاهش یا افزایش ولتاژ در نیروگاه‌ها در جهت انتقال کارآمد برق استفاده می‌شود. ولتاژ عملیاتی این ترانس‌ها زیاد است و بازدهی ۱۰۰٪ دارند.
☑️ ترانس توزیع
اصولا برای توزیع برق تجاری و خانگی کاربرد دارند و به نسبت ترانس‌های قدرت اندازه کوچک‌تر و نصب آسان‌تری دارند.
☑️ ترانس ایزولاسیون
در حقیقت عمده کاربرد این ترانس برای جلوگیری از برق گرفتگی است که یک سر آن به زمین وصل شده است.
☑️ ترانس ابزار دقیق
برای ولتاژها و جریان‌های بالا کاربرد دارد و آن‌ها را کاهش می‌دهد تا به رنج ایمنی برسند.
البته دسته‌بندی ترانس‌ها محدود به موارد ذکر شده نیست بلکه از نظر عایق و سیم‌پیچ هم دسته‌بندی می‌شوند و برای کاربردهای خاص استفاده می‌شوند. دو نوع ترانسفورماتور ابزار دقیق در دسترس است، ترانسفورماتور جریان و ترانسفورماتور ولتاژ:
ترانسفورماتور جریان
ترانسفورماتور جریان یا CT برای اندازه‌گیری جریان‌های بسیار بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ترانسفورماتور ولتاژ
ترانسفورماتور ولتاژ به منظور اندازه‌گیری ولتاژهای بالا به کار می‌رود. برای این منظور، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور به خطوط ولتاژ بالا اتصال می‌یابند. در جهت ثانویه نیز، کلیه تجهیزات اندازه‌گیری همچون کنتور به منظور اندازه‌گیری و تحلیل سطح ولتاژ به آن وصل خواهند شد. انواع گوناگون ترانسفورماتورهای ولتاژ عبارت‌اند از:
💠 الکترومغناطیسی: سیم‌پیچی شده است.
💠 ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT): مدار تقسیم ولتاژ خازن را به کار می‌گیرد.
💠 ترانسفورماتور نوری: بر مبنای ویژگی الکتریکی مواد اپتیکی فعالیت می‌کند.
⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
باکیفیت‌ترین ترانس ولتاژ pt را از نیرو ترانس بخواهید.
⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
ترانسفورماتور از نظر سیم پیچ
ترانسفورماتورها بر مبنای طرح سیم پیچ‌ها در انواع گوناگونی دسته‌بندی می‌شوند که از قرار زیر است:
◀️ ترانسفورماتور دو سیم پیچه
این نوع ترانسفورماتورها مختص هر فاز دو سیم پیچ مجزا دارند که عبارت‌اند از: سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه.
سیم پیچ اولیه به منبع اتصال می‌یابد و سیم پیچ ثانویه تغدیه بار را تأمین می‌کند. این دو سیم پیچ از لحاظ الکتریکی مجزا هستند، اما از تزویج مغناطیسی برخوردار هستند. نیروی محرکه الکتریکی در سیم‌پیچ ثانویه القا می‌شود، از تغییر شار مغناطیسی ایجاد می‌گردد که به علت تغییر جریان در سیم پیچ اولیه است و به عنوان القای متقابل برای عموم مطرح است. ولتاژ خروجی وابسته به نسبت دور دو سیم پیچ است و می‌تواند در مقایسه با ولتاژ اولیه کاسته یا افزایش یابد.
◀️ اتوترانسفورماتور
سیم پیچ اتوترانسفورماتور از سه سر برخوردار بوده که دو مورد از آن‌ها ثابت می‌باشند و یک مورد از آن‌ها متغیر تاست. با جابه‌جایی سر متغیر می‌توان تعداد دور در سیم پیچ ثانویه را افزایش یا کاهش داد؛ در نتیجه با این عمل موجب کاهش یا افزایش ولتاژ خروجی خواهیم شد. این فرآیند در هر دو پیکربندی به منظور افزایش یا کاهش جریان و ولتاژ ورودی به کار می‌رود.
چنانچه منبع تغذیه به پایانه‌های ثابت اتصال یابد، ولتاژ خروجی قادر به کاهش خواهد بود (کاهنده). در پیکربندی معکوس نیز منبع تغذیه به نقطه انشعاب متغیر اتصال می‌یابد و ولتاژ خروجی از ورودی بیشتر خواهد شد (افزاینده). سیم پیچ ثانویه به طور الکتریکی به سیم پیچ اولیه متصل می‌شود، از این رو هیچ عایق الکتریکی در میان نبوده و موجب کاهش شار نشتی مغناطیسی می‌شود.
نیرو محرکه الکتریکی در سیم پیچ نیز به علت خودالقایی دچار القا می‌گردد؛ در نتیجه ولتاژ خروجی ناشی از رسانش و القا است. ترانسفورماتورهای استاندارد از سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه برخوردار هستند که در دو سمت گوناگون تعبیه شده‌اند، اما در سیم پیچ‌های اتوترانسفورماتور، سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه به طور فیزیکی و مغناطیسی به شکل سری به یکدیگر اتصال پیدا کرده‌اند.
ترانسفورماتور از نظر عایق
ترانسفورماتورها را بر مبنای عایق به کار رفته می‌توان در دو نوع خشک و روغنی دسته‌بندی نمود:
☑️ ترانسفورماتور خشک
این گونه ترانسفورماتورها فاقد سیستم خنک کننده مایع هستند. سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور با استفاده از رزین اپوکسی تحت پوشش قرار گرفته‌اند تا در برابر نفوذ رطوبت حفاظت شوند. از این رو تنها محیط خنک‌کننده هوا است. از آنجا که هوا عایق مطلوبی نیست، در نتیجه در ترانسفورماتور خشک پیچه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند تا دمای بالا را جبران کنند.
این همان مسئله‌ای است که ناشی از آن، ترانسفورماتورهای خشک بازه‌های در ولتاژ فراتر از ۳۳ کیلوولت به کار نمی‌روند. به علت وجود سیستم خنک‌کننده ضعیف ترانس‌های خشک، آن‌ها گرمای بیش از اندازه‌ای دارند که طول عمرشان را کاهش می‌دهد. افزون بر این، به منظور اطمینان از گردش هوا، نیاز به بررسی منظم احساس می‌شود. ترانسفورماتورهای خشک در فضای داخلی به کار گرفته می‌شوند، چرا که خطر آتش‌سوزی در این محیط‌ها کمتر است.
☑️ ترانسفورماتور روغنی
این مدل از ترانسفورماتورها با استفاده از روغن قابل اشتعال در فرآیند خنک کاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. روغن در مقایسه با ترانسفورماتورهای خشک از سرمایش بهتری برخوردار بوده و به همین علت در ترانسفورماتورهای توان بالا مختص محیط‌های خشن خارجی به کار می‌رود. از معایب ترانسفورماتورهای روغنی این است که به علت وجود مخزن روغن و سنسورهای لازم به منظور پایش رطوبت و… از لحاظ اندازه خیلی بزرگ هستند. روغن قابل اشتعال بوده، از این رو ترانس‌های روغنی در فضای داخلی مطلوب نخواهند بود.
ترانسفورماتور از نظر تعداد فاز
ترانسفورماتورها از لحاظ تعداد فاز در انواع ترانسفورماتور تک‌فاز و سه‌فاز دسته‌بندی می‌شوند.
⬅️ ترانسفورماتور تک فاز
ترانسفورماتور تک فاز یک ترانسفورماتور است که از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است. ترانسفورماتور تک فاز در مواردی همچون اجاق مایکروویو، شارژر تلفن همراه و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مدل از ترانسفورماتورها از دو ترمینال ورودی در سیم پیچ اولیه و همچنین دو ترمینال خروجی در حال اتصال با سیم پیچ ثانویه برخوردار هستند. منبع تغذیه AC به سیم پیچ اولیه عرضه خواهد شد، در شرایطی که بار به سیم پیچ ثانویه اتصال می‌یابد.
⬅️ ترانسفورماتور سه فاز
ترانسفورماتور سه فاز از شش سیم پیچ تشکیل شده است که سه مورد از آن‌ها سیم پیچ اولیه و سه مورد دیگر سیم پیچ ثانویه مختص هر فاز است. این نوع ترانسفورماتورها از ۱۲ ترمینال (۲ ترمینال مختص هر فاز) برخوردار هستند که با نظر به اتصال ستاره و مثلث، به شکل مساوی در هر دو سوی تقسیم می‌گردند. به عنوان جایگزین برای ترانسفورماتور سه فاز می‌توان سه ترانسفورماتور تک فاز را مورد استفاده قرار داد. ترانس‌های سه فاز مختص انتقال و توزیع برق هستند.
ترانسفورماتور از نظر طراحی هسته
بر مبنای طراحی هسته، ترانسفورماتورها به دو نوع زیر تقسیم می‌شوند:
☑️ ترانسفورماتور هسته‌ای
هسته این نوع ترانسفورماتورها به شکلی طراحی شده که از دو ساق برخوردار است و هر کدام دارای سیم پیچ مجزایی (سیم پیچ اولیه و ثانویه) هسند. سیم پیچ‌ها عمده‌ی سطح را تحت پوشش قرار می‌دهند و هسته را احاطه می‌نمایند. هسته با استفاده از ورقه‌هایی به شمایل L و نسبتاً مربعی تهیه می‌گردد. تعمیر و نگهداری این مدل از ترانسفورماتورها به علت داشتن سیم‌پیچ‌های جداگانه نسبت به نوع زرهی راحت‌تر است.
☑️ ترانسفورماتور زره‌ای
هسته این مدل از ترانسفورماتورها با استفاده از ورقه‌هایی به شمایل E و I تهیه شده و نمای ظاهری آن مستطیلی است. هر دو سیم پیچ در اطراف ساق مرکزی و بر روی هم تعبیه می‌شوند. سیم پیچ قسمت عمده هسته را احاطه می‌نماید.
☑️ ترانسفورماتور دانه‌ای
این مدل از ترانسفورماتورها، در حقیقت یک ترانسفورماتور زره‌ای هستند که با توجه به طراحی آن، نمای ظاهری استوانه‌ای دارند. ترانسفورماتور دانه‌ای تعداد بیشتری از دو مدار مغناطیسی مستقل را داراست. به بیان دیگر، مدارهای مغناطیسی پخش شده‌اند.
ترانسفورماتور مورد استفاده در حوزه الکترونیک
ترانسفورماتورهای کوچک مینیاتوری در تجهیزات الکترونیکی به کار گرفته می‌شوند که می‌توانند بر روی مدار چاپی تعبیه شده یا در درون محفظه ثابت شوند.
🔴 ترانسفورماتور پالس
ترانسفورماتورهای پالس یکی از پر استفاده‌ترین ترانسفورماتورهای تعبیه شده بر روی مدار چاپی می‌باشند که پالس‌های الکتریکی را در بازه‌ای ثابت ایجاد می‌کنند. در مدارهای دیجیتالی گوناگون که ایجاد پالس در یک فضای مجزا لازم است، به کار می‌رود؛ از این رو، ترانسفورماتورهای پالس اولیه و ثانویه را مجزا نموده و عمدتاً دروازه‌ها یا محرک‌های منطقی دیجیتال، پالس‌های اولیه را به مدار ثانویه پخش می‌کنند. ترانسفورماتورهای پالس که به طور صحیح طراحی و تولید شده‌اند می‌بایست نیاز به جداسازی گالوانیک مطلوب، نشتی کوچک و ظرفیت سرگردان داشته باشند.
🔴 ترانسفورماتور خروجی صدا
ترانسفورماتور صوتی یکی از انواع مختلف ترانسفورماتورهای مرسوم در زمینه الکترونیک است. این برنامه به خصوص در برنامه‌های مختص به صدا به کار می‌رود که در آن تطبیق امپدانس لازم است. ترانسفورماتور صوتی موجب متعادل شدن مدار تقویت کننده و بارها شده و به طور معمول یک بلندگو ترانسفورماتور صوتی می‌تواند از تعدادی سیم پیچ اولیه و ثانویه، مجزا یا مرکزی برخوردار باشد.
کاربرد ترانسفورماتور
ترانسفورماتور با قرار گیری بر سر خطوط انتقال انرژی، مقاومت الکتریکی در هادی‌های الکتریکی که موجب اتلاف انرژی می‌شوند را کاهش می‌هد. هر چه که میزان جریان کمتر باشد، تلفات نیز کمتر می‌شود. این دستگاه در واقع با کاهش جریان در خطوط انتقال به نوعی در جلوگیری از اتلاف انرژی موثر است. این امر نقش مهمی را در صرفه جویی و پایین آوردن هزینه‌ها ایفا می‌کند. به همین دلیل در نزدیکی خطوط انتقال به مراکزی با مصرف بالا، این دستگاه را نصب می‌کنند تا میزان مصرف انرژی آن را به حالت استاندارد برساند. به طور کلی ترانسفورماتور در سه بخش زیر کاربرد دارد:
ترانسفورماتور در شبکه قدرت
از مهمترین وطیفه این دستگاه در شبکه قدرت، بالا بردن ولتاژ در بخش تولید کننده و پایین آوردن ولتاژ در بخش مصرف کننده است. در شبکه قدرت معمولا از ترانسفورماتورهای سه فاز استفاده می‌شود.
ترانسفورماتور در الکترونیک قدرت
امروزه استفاده از ترانسفورماتورهایی که فرکانس بالایی دارند بسیار رایج شده است. این نوع از دستگاه‌ها، برای مبدل‌های الکترونیکی که تقویت و ولتاژ خروجی آن‌ها ایزوله است مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ترانسفورماتور در صنعت
بیشترین کارایی ترانسفورماتور در بخش صنعت است. این دستگاه برای بخش‌هایی که نیاز است میزان ولتاژ شبکه عوض شود مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انواع سیم‌بندی ترانسفورماتور
در طراف سیم پیچ اولیه و ثانویه، سیم‌بندی ترانسفورماتور به انواع مختلفی تقسیم می‌شود که در ادامه این مطلب به شرحی از آن‌ها خواهیم پرداخت:
اتصال سیم پیچ ستاره- ستاره (Y-Y)
سیم‌بندی در هر دو طف سیم پیچ اولیه و ثانویه به صورت ستاره است. در این نوع اتصال دو سطح ولتاژ در دسترس قرار دارند و باری که ترانسفورماتور به آن وصل می‌شود متعادل است. همچنین سمت فشار قوی، حالتی عایق دارد. از این نوع اتصال بیشتر در شبکه مصرف و برای قدرت‌های پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اتصال سیم پیچ مثلث- ستاره (Y-D)
از آنجایی که ولتاژ پایین‌تری بر روی دو سر سیم پیچ‌ها به وجود می‌آید به عایق کمتری نیاز دارند. از این رو در پست‌های توزیع و انتقال به منظور کاهش سطح ولتاژ کارایی دارند. داشتن نقطه خنثی در سمت سیم پیچ ثانویه، حذف هارمونیک سوم، اتصال متعادل در هنگام تغذیه و نیاز به عایق‌بندی از مهمترین ویژگی اتصال سیم پیچ مثلت- ستاره است.
اتصال سیم پیچ ستاره- مثلث (D-Y)
بخش فشار قوی از طریق اتصال مثلث و بخش فشار ضعیف نیز به اتصال ستاره وصل می‌گردد. این نوع از اتصال ترانسفورماتور در جاهایی که نیاز به افزایش ولتاژ باشد مانند نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اتصال سیم پیچ مثلث- مثلت (D-D)
هر دو سمت سیم پیچ اولیه و ثانویه به شکل مثلث وصل شده‌اند. فازهای متناظری که در سمت اولیه و ثانویه قرار دارند به صورت همفاز می‌باشند. از مهمترین ویژگی این نوع از اتصال، توانایی کار کردن یکی از فازها در صورت قطع شدن فاز دیگر است. این ویژگی موجب شده تا به منظور تعمیر فازهای ترانسفوماتور مورد استفاده قرار بگیرند.
انواع خطا در ترانسفورماتور
ترانسفورماتورها همان طور که اشاره نمودیم از دستگاه‌های پربازده در بخش صنعت الکتریکی است که اگر دچار خطا و عیبی شوند هر چه سریعتر بایستی شناسایی و مورد عیب‌یابی قرار بگیرند. نقص در نصب، آسیب ناشی از صاعقه، خراب بودن عایق و اتصال کوتاه می‌تواند منجر به ظهور خطا در ترانسفورماتور گردد. از خطاهای معمول در این دستگاه می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
❗ خطای سیم پیچ (فاز- فاز، فاز- زمین و…)
❗ خطای هسته
❗ خطای ترمینالی
❗ اتصال کوتاه
❗ بار زیاد
❗ خطای خارجی (صاعقه)
سخن نهایی
تراسفورماتور دستگاهی است که موجب انتقال جریان الکتریکی می‌گردد از این رو برای بخش‌هایی که نیاز به جا به جایی برق است کاربرد دارد. این نوع دستگاه‌ها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند تا بتوانند متناسب با نیاز به کار آیند. ترانسفورماتور از پربازده‌ترین دستگاه‌ها در بخش صنعت به حساب می‌آید. در این مقاله انواع ترانسفورماتور، به طور کامل و تخصصی و به تفکیک، مورد بررسی قرار گرفت؛ امیدواریم مفید واقع شده باشد. نظرات و سؤالات خود را برای نیرو ترانس کامنت کنید.
بروزرسانی در تاریخ 1401/09/30
