ترانسفورماتور

ترانسفورماتور چیست؟

ترانسفورماتور چیست؟

مقدمه

با توسعه صنعت برق و سایر بخش‌ها، ترانسفورماتور به یک تجهیزات حیاتی تبدیل شده است. این وسیله به طور گسترده برای حل مسائل مربوط به برق استفاده می‌شود. برای آشنایی بیشتر با این محصول، به بررسی معنا، ساختار و انواع آن می‌پردازیم.

۱. ترانسفورماتور چیست؟

هدف استفاده از ترانسفورماتور:

 ترانسفورماتور ولتاژ جریان متناوب را تغییر می‌دهد. این دستگاه می‌تواند بر اساس تعداد دور سیم‌پیچی خود، ولتاژ اولیه را افزایش یا کاهش دهد. امروزه، با نام کوتاه‌تر ترانس شناخته می‌شود. ترانس یک دستگاه الکترومغناطیسی است که بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل می‌کند و جریان متناوب را در یک ولتاژ به ولتاژ دیگری با فرکانس ثابت تبدیل می‌کند.

تعریف ترانسفورماتور:

 ترانسفورماتور یک وسیله الکتریکی است که از القای الکترومغناطیسی برای انتقال، جابجایی انرژی یا سیگنال‌های جریان متناوب بین مدارهای الکترونیکی با یک اصل خاص استفاده می‌کند. برخی افراد تصور اشتباهی از عملکرد ترانسفورماتور دارند. در واقع، وظیفه ترانس انتقال یا توزیع انرژی است، نه تغییر آن.
می‌توانید به این شکل تصور کنید: “ترانس یک وسیله الکتریکی است که از القای الکترومغناطیسی برای انتقال انرژی یا سیگنال جریان متناوب بین مدارهای الکتریکی بر اساس یک اصل خاص استفاده می‌کند.”

۲. ساختار کلی ترانسفورماتور

برای درک بهتر تعریف ترانسفورماتور، باید اجزای آن را بشناسید. ترانس از چهار بخش اصلی تشکیل شده است: ورودی، خروجی، سیم‌پیچ یا کوئل و هسته.

ساختار کلی ترانسفورماتور

ورودی

این بخش همچنین به عنوان سیم‌پیچی اولیه شناخته می‌شود زیرا برق برای ورود به دستگاه باید به این قسمت متصل شود.

خروجی

 سمت خروجی که با نام سیم‌پیچی ثانویه نیز شناخته می‌شود، محل ارسال برق به دستگاه‌های الکتریکی در خانه یا کارخانه است. بسته به نیاز برخی تجهیزات، برق ورودی (که به سیم‌پیچ اولیه وارد می‌شود) می‌تواند افزایش یا کاهش یابد.

سیم‌پیچ

تمام ترانس ها دارای دو سیم‌پیچ به نام‌های اولیه و ثانویه هستند. سیم‌پیچ اولیه وظیفه دریافت انرژی از منبع را برعهده دارد. سیم‌پیچ ثانویه، سیم‌پیچی است که انرژی را با ولتاژ تغییر یافته به بار تجهیزات انتقال می‌دهد. به طور معمول، این دو سیم‌پیچ برای کاهش شار مغناطیسی به چندین سیم‌پیچ کوچک‌تر تقسیم می‌شوند.

هسته

هسته ترانس مسیری را برای کنترل شار مغناطیسی ایجاد شده در دستگاه فراهم می‌کند. معمولاً هسته یک میله فولادی توپر نیست، بلکه از تعداد زیادی ورق‌‌های فولادی لایه‌لایه یا ورقه‌های تا‌شده منظم تشکیل شده است. این طراحی برای کاهش یا حذف گرما به کار می‌رود.

انواع هسته‌ ترانسفورماتور

هسته‌ها بر اساس نیاز شما دو نوع دارند: هسته نوع هسته‌ای و هسته نوع پوسته‌ای.

نحوه تشخیص این نوع‌ها بر اساس نحوه قرارگیری سیم‌پیچی‌های اولیه و ثانویه به دور هسته فولادی است.

  • هسته نوع هسته‌ای: در این نوع، سیم‌پیچی‌ها به دور هسته لایه‌لایه پیچیده شده‌اند.

  • هسته نوع پوسته‌ای: در این نوع، هسته لایه‌لایه سیم‌پیچی‌ها را در بر می‌گیرد.

هنگامی که ولتاژ ورودی وارد سیم‌پیچی اولیه می‌شود، جریان متناوب شروع به جریان یافتن در آن می‌کند. با عبور جریان از سیم‌پیچی، شار مغناطیسی متناوب و دائماً در حال تغییر در هسته ترانسفورماتور ایجاد می‌شود. با عبور این میدان مغناطیسی از سیم‌پیچی ثانویه، ولتاژ متناوبی در سیم‌پیچی ثانویه القا می‌شود.
کلید تعیین نوع ترانسفورماتور و ولتاژ خروجی، نسبت تعداد واقعی دور سیم در هر سیم‌پیچی است. فرض کنید تعداد دور سیم‌پیچی اولیه و ثانویه به ترتیب N1 و N2 باشد و ولتاژ در دو سیم‌پیچی U1 و U2 نامیده شود، در این صورت فرمول زیر را داریم:

N1/N2 = U1/U2

طبق این فرمول، اگر ولتاژ سیم‌پیچی ثانویه از ولتاژ سیم‌پیچی اولیه بیشتر باشد، سیم‌پیچی ثانویه تعداد دور سیم بیشتری نسبت به سیم‌پیچی اولیه دارد. در این حالت، ولتاژ خروجی افزایش می‌یابد که به آن “ترانسفورماتور افزاینده” می‌گویند. در مقابل، اگر ولتاژ خروجی کمتر از ولتاژ ورودی باشد، به آن “ترانسفورماتور کاهنده” می‌گویند.

اما چگونه انواع ترانسفورماتورهای رایج را تشخیص دهیم؟

انواع ترانسفورماتور

برای درک مفهوم ترانسفورماتورها، باید با برخی از انواع رایج آن آشنا شویم. مانند هر تجهیز الکتریکی دیگری، روش‌های مختلفی برای دسته‌بندی ترانسفورماتورها وجود دارد. با این حال، این تفاوت‌ها در تعریف ترانسفورماتور تغییری ایجاد نمی‌کنند.

بر اساس طراحی: ترانس تک فاز و ترانس سه فاز
بر اساس عملکرد: ترانس کاهنده و ترانس افزاینده
بر اساس نوع عایق: ترانس غوطه‌ور در روغن و ترانس خشک
بر اساس رابطه سیم‌پیچی‌ها: ترانسفورماتور خودکار و ترانسفورماتور القایی
بر اساس وظایف: ترانسفورماتور قدرت، ترانسفورماتور توزیع، ترانسفورماتور جوشکاری، ترانسفورماتور پالس

در این مقاله، به دلیل محدودیت فضا، به بررسی دو نوع از موارد گفته شده می‌پردازیم: ترانس غوطه‌ور در روغن و ترانس خشک. این بررسی به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از تعریف ترانس داشته باشید.

اگر قصد خرید ترانسفورماتور را دارید می‌توانید از فروشگاه فضاترانسفو بازدید کنید.

ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن

ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن

این نوع که به نام ترانسفورماتور پر از روغن نیز شناخته می‌شود، نوعی دستگاه تبدیل ولتاژ است که از روش خنک‌کاری با روغن برای کاهش دمای ترانس استفاده می‌کند.

این نوع یکی از اولین ترانسفورماتورهایی بود که مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از این ترانسفورماتور هسته داخلی سیم را خنک می‌کند و در عین حال عمر و رسانایی الکتریکی آن را افزایش می‌دهد. این نوع ترانس یکی از اولین انتخاب‌ها برای ایجاد شبکه پایدار است.

ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن یکی از اجزای حیاتی سیستم‌های الکتریکی است و از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است. به ازای هر کیلووات ظرفیت منبع تغذیه در سیستم‌های الکتریکی جهان، باید حدود 5 تا 6 کیلو ولت آمپر ظرفیت وجود داشته باشد. این اصل نشان می‌دهد که تلفات توان ترانسفورماتورها تقریباً 30 درصد از کل تلفات الکتریکی در شبکه‌ها را تشکیل می‌دهد.

علاوه بر این مزایای قابل توجه، ترانس های غوطه‌ور در روغن نیز دارای محدودیت‌هایی هستند.

انواع ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن

ترانس غوطه‌ور در روغن دو نوع دارد: نوع سربسته و نوع باز.
ترانسفورماتورهای نوع سربسته مخزن روغن زیرین ندارند، در حالی که در نوع باز مخزن روغن زیرین دارند.

مزایا :

ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن ظرفیت نسبتاً بزرگی دارد که باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه برای کاربر می‌شود.
این ترانسفورماتور از روغن برای خنک‌ شدنسیستم استفاده می‌کند که باعث افزایش ظرفیت بار خطوط برق و افزایش طول عمر سایر تجهیزات الکتریکی می‌شود.

معایب :

این ترانسفورماتور برای کارکرد به روغن نیاز دارد، بنابراین کیفیت روغن تعیین‌کننده confiabilidad و عمر ترانسفورماتور خواهد بود. هنگام انتخاب تامین‌کنندگان ترانسفورماتور روغنی، باید دقت کافی به خرج داد و به طور خاص، باید اطمینان حاصل کرد که این محصول دارای گواهینامه‌های استانداردهای داخلی و بین‌المللی است. علاوه بر این، در طول دوره استفاده، اگر وضعیت روغن به طور منظم برای تغییرات غیرمعمول که ممکن است خطرات اجتناب‌ناپذیری را ایجاد کند، رصد نشود.

استفاده از ترانسفورماتورهای روغنی با خطر بالای آتش‌سوزی و انفجار همراه است، بنابراین باید احتیاط زیادی برای حفظ ایمنی کارخانه یا منزل خود به خرج دهید. این‌کار نیاز به استفاده از پرسنل فنی متخصص و تجهیزات مدرن دارد. هنگام تعمیر دستگاه، باید برق را قطع کرد که بر سایر فعالیت‌های کاربر تاثیر می‌گذارد.

زباله‌های روغنی باید به درستی دفع شوند. در غیر این صورت، محیط زیست را آلوده کرده و بر کیفیت زندگی افراد ساکن در اطراف آن منطقه تاثیر می‌گذارد. ترانسفورماتور روغنی فقط می‌تواند در داخل ساختمان نصب شود، نه در فضای باز. اگر مساحت زیاد باشد، ممکن است اندازه ترانسفورماتور مشکلی ایجاد نکند، اما اگر کارخانه کوچک باشد، مشکل‌ساز خواهد بود. ترانسفورماتور قسمتی از فضای را اشغال خواهد کرد.

مجموعه فضایی با اطمینان ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن با کیفیت بالا را عرضه می‌کند که به شما کمک می‌کند تا از تمام خطرات جلوگیری کنید و همچنین ضمانت طولانی‌مدت را برای شما فراهم می‌کند. با توجه به مزایا و معایب ذکر شده در بالا، امیدواریم است که به شما در انتخاب ترانسفورماتور مناسب و متناسب با نیازهایتان کمک کنیم و نقاط ضعف دستگاه را به حداقل برسانیم.

ترانسفورماتورهای خشک

ترانسفورماتور خشک

این نوع ترانسفورماتور یک دستگاه الکتریکی کاملاً ثابت است که در هنگام کار به تعمیر و نگهداری کمتری برای جلوگیری از خطرات نیاز دارد. برخلاف ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن، ترانسفورماتور خشک فقط از سیستم‌های عایق با دمای بالا استفاده می‌کند که بینهایت ایمن هستند.

به دلیل عدم نیاز به طاق‌های ضد حریق و عدم تولید گازهای سمی، این دستگاه برق ایمن و ثابتی را برای انتشار گازهای مضر یا مخازن جمع‌آوری در غیر این صورت ارائه می‌دهد. به دلیل این عوامل ایمنی، ترانسفورماتور خشک در مکان‌های مختلفی مانند بیمارستان‌ها، مدارس، ساختمان‌ها و کارخانه‌های شیمیایی نصب می‌شود.
این ترانسفورماتور از مایعاتی مانند سیلیکون یا روغن برای خنک کردن هسته یا سیم‌پیچی خود استفاده نمی‌کند. این نوع ترانسفورماتور دارای دریچه‌های تهویه است و به هوای بیرون اجازه می‌دهد تا سیم‌پیچی را خنک کند.

انواع ترانسفورماتورهای خشک

دو نوع ترانسفورماتور خشک وجود دارد: ترانسفورماتور خشک نوع رزین ریخته‌گری (CRT) و ترانسفورماتور اشباع شده با فشار خلاء (VPI).
تعریف ترانسفورماتور خشک نوع رزین ریخته‌گری: این نوع ترانسفورماتور که عمدتاً در مناطقی با رطوبت بالا استفاده می‌شود، دارای سیم‌پیچی‌های اولیه و ثانویه است که با رزین اپوکسی پوشیده شده‌اند. CRT به جلوگیری از نفوذ رطوبت و تاثیر آن بر کیفیت و طول عمر سیم‌پیچی‌ها کمک می‌کند. CRT بدون وقفه و تحت تاثیر شرایط آب و هوایی به کار خود ادامه می‌دهد. به دلیل این خاصیت، این نوع ترانسفورماتور جاذب رطوبت نیست. CRT ظرفیت 25 کیلو ولت آمپر تا 12500 کیلو ولت آمپر را با کلاس عایق F (افزایش دمای 90 درجه سانتیگراد) دارد.

دو نوع ترانسفورماتور خشک وجود دارد: ترانسفورماتور خشک نوع رزین ریخته‌گری (CRT) و ترانسفورماتور اشباع شده با فشار خلاء (VPI).

1- ترانسفورماتور خشک نوع رزین ریخته‌گری (CRT)

این نوع ترانسفورماتور که عمدتاً در مناطقی با رطوبت بالا استفاده می‌شود، دارای سیم‌پیچی‌های اولیه و ثانویه است که با رزین اپوکسی پوشیده شده‌اند. CRT به جلوگیری از نفوذ رطوبت و تاثیر آن بر کیفیت و طول عمر سیم‌پیچی‌ها کمک می‌کند. CRT بدون وقفه و تحت تاثیر شرایط آب و هوایی به کار خود ادامه می‌دهد. به دلیل این خاصیت، این نوع ترانسفورماتور جاذب رطوبت نیست. CRT ظرفیت 25 کیلو ولت آمپر تا 12500 کیلو ولت آمپر را با کلاس عایق F (افزایش دمای 90 درجه سانتیگراد) دارد.

برخی از مزایای برجسته این نوع :
  1. ظرفیت اضافه بار خوب
  2. تخلیه جزئی با تلفات کم. بنابراین عملکرد عالی است.
  3. به دلیل وجود مواد عایق در خارج، سیم‌پیچی داخلی قابل اشتعال نیست، بنابراین برای نصب در داخل ساختمان یا کارخانه مناسب است.
  4. می توان آن را در فضای باز در شاسی با درجه IP 45 قرار داد.
  5. از رطوبت محافظت می شود.

2- ترانسفورماتورهای اشباع شده با فشار خلاء (VPI)

 این نوع ترانسفورماتور نیز از یک ماده غیر قابل احتراق (معمولاً پلی استر گرید H) به عنوان عایق سیم‌پیچی و برای جلوگیری از آلودگی استفاده می‌کند. فویل فلزی برای تشکیل هسته سیم‌پیچی به صورت لایه‌های پیوسته چیده می‌شود. برای ماشین‌های ولتاژ بالا، سیم‌پیچی به صورت دیسک ساخته شده و بر اساس سطح ولتاژ به صورت سری یا موازی متصل می‌شود. سیم‌پیچی‌های اولیه، ثانویه و هسته به طور ایمن در یک جعبه محافظ خلاء ثابت می‌شوند. این جعبه از نفوذ رطوبت به ترانسفورماتور جلوگیری می‌کند. این ترانسفورماتور ظرفیت 5 کیلو ولت آمپر تا 30 مگا ولت آمپر را با کلاس‌های عایق F (155 درجه سانتیگراد) و H (180 درجه سانتیگراد) دارد. با حفاظت تا IP56.

برخی از مزایای برجسته VPI:
  • استحکام مکانیکی بالا، برای مدت طولانی استفاده می شود.
  • بدون نقص در عایق
  • بدون نوسانات دما
  • نگهداری آسان
  • خطر آتش سوزی کمتر
  • اگر ترانسفورماتور خشک را انتخاب کنید، می توانید مزایا و معایب زیر را در نظر بگیرید.
  • ایمنی برای افراد و تجهیزات
  • نگهداری طولانی و بدون آلودگی.
  • نصب آسان
  • فضای کمتری اشغال می کند.
  • سازگاری با محیط زیست
  • قدرت عالی برای کمک در صورت اضافه بار
  • کاهش هزینه های سرمایه گذاری در سیستم های آتش نشانی در زیرساخت های مسکونی و همچنین کارخانه ها.
  • خطر آتش سوزی کمتر
  • توانایی خوب در برابر جریان های اتصال کوتاه
  • عمر طولانی تر
  • اگر در منطقه آلوده و مرطوب نصب شود، ترانسفورماتور خشک مناسب خواهد بود.
برخی از مزایای برجسته VPI:

ترانسفورماتورهای خشک عمر طولانی و خرابی کمتری در سیم‌پیچی دارند. اما پس از آسیب، کل ساختار تغییر خواهد کرد. به عبارت دیگر، به طور کامل ولتاژها و سیم‌پیچی‌های مغناطیسی را تغییر می‌دهد.
برای ظرفیت ولتاژ مشابه، ترانسفورماتور خشک گران‌تر از ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن است.

نتیجه‌گیری

 

ترانسفورماتورها نقشی حیاتی در سیستم‌های قدرت ایفا می‌کنند و وظایف مختلفی از جمله افزایش یا کاهش ولتاژ، ایزوله کردن مدارها و ارائه ولتاژ پایدار را بر عهده دارند. در انواع مختلفی از جمله ترانسفورماتورهای قدرت، توزیع، کاهنده، افزاینده، خشک و روغنی موجود هستند. انتخاب نوع مناسب، به نیازهای خاص و شرایط محیطی بستگی دارد.
ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن به دلیل ظرفیت بالا، راندمان بالا و قابلیت اطمینان بالا، انتخابی محبوب برای سیستم‌های قدرت هستند. با این حال، آنها به دلیل خطر آتش‌سوزی و نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتر، معایبی نیز دارند.

ترانسفورماتورهای خشک به دلیل ایمنی بالا، نیاز به تعمیر و نگهداری کم و سازگاری با محیط زیست، جایگزینی مناسب برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن هستند. با این حال، آنها معمولاً گران‌تر هستند و ممکن است برای همه کاربردها مناسب نباشند.

خرید ترانسفورماتور سه فاز خوزستان : یکسان سازی شده ردیف 33kV

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *