ترانسفورماتور چیست؟

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. تعریف ترانسفورماتور قدرت
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، ترانسفورماتور برق با نام کوتاه‌تر ترانس شناخته می‌شود. ترانسفورماتور 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 ترانسفورماتور انتقال یا توزیع انرژی است، نه تغییر آن.
می‌توانید به این شکل تصور کنید: “ترانسفورماتور 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. ترانسفورماتور از چهار بخش اصلی تشکیل شده است: ورودی، خروجی، سیم‌پیچی یا کوئل و هسته.
الف) ورودی این بخش همچنین به عنوان سیم‌پیچی اولیه شناخته می‌شود زیرا برق برای ورود به ترانسفورماتور باید به این قسمت متصل شود.
ب) 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 سیم‌پیچی اولیه وارد می‌شود) می‌تواند افزایش یا کاهش یابد.
پ) سیم‌پیچی تمام ترانسفورماتورها دارای دو سیم‌پیچی به نام‌های اولیه و ثانویه هستند. سیم‌پیچی اولیه وظیفه دریافت انرژی از منبع را برعهده دارد. سیم‌پیچی ثانویه، سیم‌پیچ ترانسفورماتور 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.
ت) هسته هسته ترانسفورماتور مسیری را برای کنترل شار مغناطیسی ایجاد شده در ترانسفورماتور فراهم می‌کند. معمولاً هسته یک میله فولادی توپر نیست، بلکه از تعداد زیادی ورق‌‌های فولادی لایه‌لایه یا ورقه‌های تا شده منظم تشکیل شده است. این طراحی برای کاهش یا حذف گرما به کار می‌رود.
هسته‌های ترانسفورماتور 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.
۳. چگونه انواع ترانسفورماتورهای رایج را تشخیص دهیم؟
انواع ترانسفورماتور:
برای درک مفهوم ترانسفورماتور، 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: ترانسفورماتور تک فاز و ترانسفورماتور سه فاز
بر اساس عملکرد: ترانسفورماتور کاهنده و ترانسفورماتور افزاینده
بر اساس نوع عایق: ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن و ترانسفورماتور 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 ترانسفورماتور می‌پردازیم: ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن و ترانسفورماتور خشک. این بررسی به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از تعریف ترانسفورماتور داشته باشید.
الف) ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن:
تعریف ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن: این نوع ترانسفورماتور که به نام ترانسفورماتور پر از روغن نیز شناخته می‌شود، نوعی دستگاه تبدیل ولتاژ است که از روش خنک‌کاری با روغن برای کاهش دمای ترانسفورماتور استفاده می‌کند.
ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن 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 ترانسفورماتور 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 ترانسفورماتور وجود داشته باشد. این اصل نشان می‌دهد که تلفات توان ترانسفورماتورها تقریباً 30 درصد از کل تلفات الکتریکی در شبکه‌ها را تشکیل می‌دهد.
ترانسفورماتور یکی از مهم‌ترین تجهیزات الکتریکی مورد استفاده است. علاوه بر این مزایای قابل توجه، ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن نیز دارای محدودیت‌هایی هستند.
انواع ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن:
ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن دو نوع دارد: نوع سربسته و نوع باز.
ترانسفورماتورهای نوع سربسته مخزن روغن زیرین ندارند، در حالی که ترانسفورماتورهای نوع باز مخزن روغن زیرین دارند.
مزایای ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن:
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 ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن:
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.
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.
MBT 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، MBT امیدوار است که به شما در انتخاب ترانسفورماتور مناسب و متناسب با نیازهایتان کمک کند و نقاط ضعف دستگاه را به حداقل برساند.
ب) ترانسفورماتور خشک:
تعریف 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 incredibly 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 ترانسفورماتور خشک:
دو نوع ترانسفورماتور خشک وجود دارد: ترانسفورماتور خشک نوع رزین ریخته‌گری (CRT) و ترانسفورماتور اشباع شده با فشار خلاء (VPI).
ترانسفورماتور خشک نوع رزین ریخته‌گری (CRT):
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
share
more_vert

ادامه بده

ادامه ترجمه متن ترانسفورماتور به فارسی:
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 ترانسفورماتور خشک نوع رزین ریخته‌گری:
ظرفیت اضافه بار خوب
تخلیه جزئی با تلفات کم. بنابراین عملکرد عالی است.
به دلیل وجود مواد عایق در خارج، سیم‌پیچی داخلی قابل اشتعال نیست، بنابراین برای نصب در داخل ساختمان یا کارخانه مناسب است.
می توان آن را در فضای باز در شاسی با درجه IP 45 قرار داد.
از رطوبت محافظت می شود.
ترانسفورماتور اشباع شده با فشار خلاء (VPI):
تعریف ترانسفورماتور اشباع شده با فشار خلاء: 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.
مزایای:
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.
معایب:
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. ترانسفورماتورها در انواع مختلفی از جمله ترانسفورماتورهای قدرت، توزیع، کاهنده، افزاینده، خشک و روغنی موجود هستند. انتخاب نوع مناسب ترانسفورماتور 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.
انتخاب نوع مناسب ترانسفورماتور به عوامل مختلفی از جمله نیازهای ولتاژ، ظرفیت، شرایط محیطی و بودجه بستگی دارد.
کلمات کلیدی:
ترانسفورماتور
ترانسفورماتور قدرت
ترانسفورماتور توزیع
ترانسفورماتور کاهنده
ترانسفورماتور افزاینده
ترانسفورماتور خشک
ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن
هسته ترانسفورماتور
سیم‌پیچی ترانسفورماتور
ولتاژ
جریان
توان
راندمان
قابلیت اطمینان
ایمنی
محیط زیست