انواع ترانسفورماتور نقش مهمی در سیستم های الکتریکی دارند و به انتقال انرژی الکتریکی بین مدارهای مختلف کمک می کنند. هر نوع ترانسفورماتور یک هدف منحصر به فرد را انجام می دهد با کمک اصول الکترومغناطیسی، انرژی الکتریکی را از یک فرکانس، ولتاژ یا جریان به فرکانس، ولتاژ یا جریان دیگر تبدیل می‌کنند. در این وبلاگ به معرفی انواع ترانسفورماتور و کاربردهای گسترده‌ای که دارند، خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.
قبل از بررسی انواع مختلف ترانسفورماتور، اجازه دهید ابتدا مفهوم اساسی ترانسفورماتور را درک کنیم. ترانسفورماتور یک وسیله الکتریکی است که از دو یا چند سیم پیچ سیم رسانا تشکیل شده است که به عنوان سیم پیچ اولیه و ثانویه شناخته می شود. این سیم پیچ ها به دور هسته ای پیچیده می شوند که معمولاً از آهن یا سایر مواد مغناطیسی ساخته شده است.
ترانسفورماتور یک وسیله اساسی در دنیای برق و الکترونیک است که بر اساس اصول الکترومغناطیسی کار می کند که برای اولین بار توسط مایکل فارادی کشف شد. شناخت انواع مختلف ترانسفورماتورها و کاربردهای آنها در حوزه مهندسی برق و توزیع نیرو ضروری است.
هنگامی که یک جریان متناوب (AC) از سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور عبور می کند، یک میدان مغناطیسی متغیر در اطراف هسته ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی در حال تغییر، ولتاژی را در سیم پیچ ثانویه القا می کند و در نتیجه انرژی الکتریکی از سمت اولیه به سمت ثانویه ترانسفورماتور منتقل می شود.
ترانسفورماتورها از جمله دستگاه‌های بسیار مهم در صنعت برق هستند. این دستگاه‌ها برای انتقال و تبدیل انرژی الکتریکی از یک دوره به دوره دیگر استفاده می‌شوند. ترانسفورماتورها به دلیل کاربردهای گسترده‌ای که دارند، از جمله انتقال برق از نیروگاه‌ها به شهرها، تقویت و کم کردن ولتاژ در سیستم‌های انتقال برق، سیستم ارتینگ و استفاده در دستگاه‌ها و تجهیزات الکتریکی، بسیار ارزشمند هستند. در ادامه به بررسی دقیق تر انواع ترانسفورماتورها می‌پردازیم
انواع مختلفی از ترانسفورماتورها در سیستم قدرت الکتریکی برای اهداف مختلف مانند تولید، توزیع و انتقال نیرو و استفاده از توان الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. ترانسفورماتورها بر اساس سطوح ولتاژ، هسته استفاده شده، ترتیب سیم پیچی، محل استفاده و … طبقه بندی می شوند.
ترانسفورماتورهای مختلفی وجود دارند که کاربرد های مختلفی در هر دو بخش الکترونیک و الکتریک فعالیت می‌کنند. بنابراین، می‌توانیم ترانسفورماتورها را بر اساس کاربردشان به صورت زیر دسته‌بندی کنیم.
ترانسفورماتورهای قدرت، که به دلیل اندازه قابل‌توجهشان شناخته می‌شوند، ارتباط بین تولیدکنندگان برق با شبکه‌های توزیع اصلی را برقرار می‌کنند و انتقال انرژی را آسان می‌سازند. آنها بر اساس توان مصرفی به سه گروه تقسیم می‌شوند: ترانسفورماتورهای کوچک قدرت (30KVA تا 7000KVA)، ترانسفورماتورهای متوسط قدرت (50-100 MVA) و ترانسفورماتورهای بزرگ قدرت (بیش از 100MVA). با توجه به نقش آنها در توزیع برق با ظرفیت بالا، ساختار آنها حیاتی است، با استفاده از عایق قوی و سیستم‌های سرمایشی کارآمد که اغلب با روغن پر شده‌اند برای دفع حرارت و عایق‌گذاری.
ترانسفورماتورهای توزیع نقش آخرین مرحله در توزیع برق را دارند، ولتاژ بالای شبکه را به ولتاژ‌های پایین‌تر (110V یا 230V) برای کاربران نهایی تبدیل می‌کنند. آنها به صورت تک فاز و سه فاز و با اندازه‌های مختلف برای جابجایی ظرفیت‌های مختلف وجود دارند. این ترانسفورماتورها می‌توانند از عایق خشک یا مایع استفاده کنند و با استفاده از تخته‌های فولادی لمینه، اغلب در یک مغناطیس خطی C-شکلی ساخته می‌شوند و به صورت ایمن و کارآمد برای کاربردهای خانگی و تجاری با تطبیق خروجی شبکه با کابل برق ولتاژ‌های پایین مناسب هستند.
معمولاً به عنوان ترانسفورماتور الکتریکی یا ترانسفورماتور اندازه‌گیری، این دستگاه الکتریکی، از جمله انواع مختلف ترانسفورماتورهای الکتریکی مانند ترانسفورماتورهای هموند، اصولاً برای تنظیم ولتاژ و سطوح جریان فعالیت می‌کند. هدف اصلی آن تضمین جداسازی امنیتی سیم پیچ فرعی هنگامی که سیم پیچ اصلی با ولتاژ و جریان بالا تامین می‌شود است. این جداسازی امنیتی اطمینان از ایمنی ایستگاه‌های انرژی، رله‌ها و سازوکارهای اندازه‌گیری متصل به سیم پیچ فرعی ترانسفورماتور را تضمین می‌کند، که از هر گونه آسیب یا صدمه احتمالی به این اجزاء حیاتی جلوگیری می‌کند.
ترانسفورماتور جدا شونده، بر خلاف سایر ترانسفورماتورها، سطح ثابتی از ولتاژ بین سوی‌های اولیه و ثانویه خود حفظ می‌کند. این ثبات به این دلیل رخ می‌دهد که نسبت بین دور سیم پیچ اولیه و دور سیم پیچ ثانویه همیشه برابر 1 باقی می‌ماند. به عبارت ساده، تعداد دورهای هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور جدا شونده یکسان است.
هدف اصلی یک ترانسفورماتور جدا شونده، ایجاد یک جداسازی واضح بین سوی‌های اولیه و ثانویه آن است. همانطور که از پیش بحث شد، این نوع ترانسفورماتور هیچ اتصال الکتریکی مستقیمی بین این دو سو دارند و تنها بر میدان مغناطیسی برای هدایت اعتماد دارند. وظیفه اصلی آن ایجاد یک حاجز جداسازی موثر است تا اطمینان حاصل شود که هدایت الکتریکی صرفاً از طریق میدان مغناطیسی اتفاق می‌افتد.
اتوترانسفورماتور یک ترانسفورماتور الکتریکی ممتاز با یک پیچه واحد است که به عنوان هر دو پیچه اصلی و ثانویه خدمت می‌کند. این پیچه شامل تپ‌گذاری‌ها برای تنظیم ولتاژ خروجی است که همه از یک ولتاژ ورودی انفرادی برخوردار است. اتوترانسفورماتور به دلیل تنظیمات تک‌پیچه‌اش، از طریق دو روش الکتریکی و مغناطیسی توان انتقال را از سمت اصلی به سمت ثانویه فراهم می‌کند. انطباق‌پذیری و چند‌منظورگی آنها، اتوترانسفورماتورها را به اجزای ارزشمندی در صحنه‌های مختلف الکتریکی و آزمایشی تبدیل کرده است.
ترانسفورماتورهای پالسی، که به عنوان ترانسفورماتورهای الکتریکی دسته‌بندی می‌شوند، بخش‌های حیاتی در مدارهای الکترونیک محسوب می‌شوند. آنها وظیفه حیاتی تضمین تولید پایدار پالس‌های الکتریکی با یک بردار ثابت را دارا هستند. این ترانسفورماتورها نقش حیاتی در مدارهای دیجیتالی مختلف دارند که نیاز به تولید پالس‌های منفصل دارند. نقش اصلی ترانسفورماتورهای پالسی، جدایی بین مدارهای اصلی و ثانویه است. شما می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر و خرید انواع ترانسفورماتور به سایت شرکت برق زوم مراجعه کنید.
ترانسفورماتورهای خشک نوعی از ترانسفورماتورها هستند که بر خلاف ترانسفورماتورهایی که پیچ‌ها یا هسته‌های آنها در سیالات عایق‌گذاری شده‌اند، به سیالات عایق‌گذاری نیاز ندارند. به جای آن، این ترانسفورماتورها پیچ‌ها و هسته‌های خود را در یک مخزن مهر و محکمی با هوا فشرده نگه می‌دارند. با وجود عدم وجود عایق مایع، این ترانسفورماتورها سطح بالایی از ایمنی را حفظ می‌کنند. ترانسفورماتورهای خشک می‌توانند به دو نوع اصلی تقسیم شوند: ترانسفورماتورهای خشک رزینی البته (CRT) و ترانسفورماتورهای تحت فشار جذبی وکیومی (VPI).
ترانسفورماتور پر شده با مایع یک وسیله تغییر ولتاژ است که از یک مکانیزم خنک‌کننده مایع برای تنظیم دمای ترانسفورماتور استفاده می‌کند. برخلاف ترانسفورماتورهای خشک، هسته و پیچ‌های یک ترانسفورماتور پر مایع درون یک مخزن فولادی جوش داده شده قرار دارند که با مایع عایق پر شده است. در طول عملیات، گرما تولید شده توسط پیچ و هسته آهنی ابتدا به مایع عایق منتقل می‌شود و سپس به محیط خنک‌کننده تشتیمان می‌یابد. علاوه بر این، این ترانسفورماتورها بر اساس ظرفیتشان، می‌توانند به عنوان ترانسفورماتورهای غرق در مایع خنک کننده طبیعی یا ترانسفورماتورهای غرق در هوا فشرده دسته‌بندی شوند.
ترانسفورماتورهای تک‌فاز دو پیچ دارند، یکی اولیه و دیگری ثانویه، و برای کار با ولتاژ AC تک‌فاز طراحی شده‌اند. آنها به طور معمول در کاربردهای خانگی و تجاری سبک برای تأمین نیازها و نورپردازی در اقلیم‌ها استفاده می‌شوند.
ترانسفورماتورهای سه‌فاز شامل سه پیچ اولیه و سه پیچ ثانویه هستند و برای انتقال قدرت سه‌فاز استفاده می‌شوند. آنها نقش بسیار حیاتی در محیط‌های صنعتی بازی می‌کنند و برای انرژی‌زاهای سنگین و فرآیندهای صنعتی بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. انرژی سه‌فاز برای کاربردهای با توان بالا مقایسه با انرژی تک‌فازی کارآمدتر است.
ترانسفورماتورها با هدایت جریان‌های الکترومغناطیسی از طریق یک ماده هسته، انرژی را منتقل می‌کنند. انتخاب ماده هسته بر تراکم جریان الکترومغناطیسی موثر است. بدین ترتیب، انواع مختلفی از ترانسفورماتورها در بخش‌های قدرت و الکترونیک بسته به مواد هسته مشخص استفاده می‌شوند. ترانسفورماتورهای مختلفی وجود دارند. در زیر چند نمونه از ترانسفورماتورها آمده است.
یک ترانسفورماتور هسته آهن که در ردهٔ انواع ترانسفورماتورهای الکتریکی قرار دارد، از توده‌های تخته‌های آهن نرم به عنوان ماده هسته‌اش استفاده می‌کند. این توده‌ها از خواص مغناطیسی آهن استفاده می‌کنند و باعث تولید یک ترانسفورماتور بسیار کارآمد می‌شوند. هم قسمت‌های ابتدایی و هم قسمت‌های ثانویه یک مسیر ایده‌آل برای جریان الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند. ترانسفورماتورهای هسته آهن به علت کارایی بالای خود نسبت به ترانسفورماتورهای هسته هوا، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ترانسفورماتورهای هسته فریت به دلیل داشتن مغناطیس‌پذیری بالای مواد فریت، از اهمیت ویژه‌ای در برنامه‌های با فرکانس‌های بالا مانند مدارهای RF و SMPS برخوردارند،. عملکرد استثنایی این نوع هسته در فرکانس‌های بالا، آنها را برای طراحی‌های جمع و جور و سبک مناسب می‌کند. این ترانسفورماتورها از هسته‌های فریت استفاده می‌کنند و از کاهش خسارات در پردازش سیگنال‌های با فرکانس‌های بالا و اطمینان از کارایی کلی سیستم اطمینان حاصل می‌کنند. آنها در برنامه‌هایی نظیر SMPS و مدارهای RF حیاتی هستند.
یک ترانسفورماتور هسته هوا، به عنوان یک عضو منحصر به فرد از انواع ترانسفورماتورهای الکتریکی، با ردیابی هر گونه ماده هسته مغناطیسی فیزیکی تفاوت نظر می‌کند. در این تنظیمات، کویل اولیه جریان متناوب دریافت می‌کند، که یک میدان الکترومغناطیسی را در اطراف خود ایجاد می‌کند. عموما از ترانسفورماتورهای هسته هوا را در راهکارهای شارژ بی‌سیم که به طور صحیح تنظیم شده استفاده می‌کنند.
این نواع ترانسفورماتور از یک هسته به شکل مارپیچی تشکیل شده از مواد مانند هسته آهن یا هسته فریت استفاده می‌کند. این نوع ترانسفورماتور از مواد هسته‌ای حلقه‌ای یا دوناتی ساخته شده است و به طور گسترده در سیستم‌های الکتریکی برای بهبود عملکرد استفاده می‌شود. به دلیل شکل حلقه‌ای هسته، این ترانسفورماتورها القای ناخالص بسیار کمی دارند و ضریب القایی (inductance) و Q فعال (quality factor) بسیار بیشتری دارند. علاوه بر این، سیم‌های پیچ‌شان نسبتاً کوتاه هستند و وزن آنها بسیار کمتر از ترانسفورماتورهای قدیمی درجه اول است.
ترانسفورماتورهای مبتنی بر آرایش سیم پیچ شامل:
ترانسفورماتورهای مبتنی بر سیم پیچی مانند ترانسفورماتور دو سیم پیچ شامل دو سیم پیچ مجزا برای هر فاز مانند اولیه و ثانویه می باشد. در اینجا، سیم پیچ اولیه را می توان از طریق ورودی AC تامین کرد در حالی که سیم پیچ ثانویه را می توان از طریق بار وصل کرد. این دو سیم پیچ به صورت الکتریکی جدا شده اند اما به صورت مغناطیسی جفت شده اند.
EMF القایی در سیم پیچ ثانویه به دلیل شار مغناطیسی متغیری است که می تواند ناشی از تغییر جریان در سیم پیچ اولیه باشد که به آن القای متقابل نیز گفته می شود. بنابراین ولتاژ o/p صرفاً به دلیل القاء است. این ولتاژ عمدتا به نسبت سیم پیچ بستگی دارد و می تواند ولتاژ ورودی را افزایش یا کاهش دهد.
ترانسفورماتورهای استاندارد دارای سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه هستند که در دو جهت مختلف قرار گرفته‌اند، اما در سیم‌پیچ‌های اتوترانسفورماتور ، سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه به صورت سری هم از نظر فیزیکی و هم مغناطیسی به یکدیگر متصل می‌شوند. برای دریافت راهنمایی بیشتر درباره خرید انواع ترانسفورماتور، می‌توانید با شرکت برق زوم در ارتباط باشید
با توجه به طراحی هسته، دسته بندی زیر ایجاد می‌شود:
در این نوع ترانسفورماتور، هسته به گونه‌ای طراحی شده است که دارای دو ساق است و هر کدام از سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه در آن جداگانه قرار دارند. این سیم‌پیچ‌ها بیشتر از سطح هسته پوشش می‌دهند و هسته را احاطه می‌کنند. هسته از ورقه‌هایی به شکل L و تقریباً شکل مربعی ساخته شده است. به دلیل داشتن سیم‌پیچ‌های مجزا، تعمیر و نگهداری این نوع ترانسفورماتور نسبت به نوع زرهی آسان‌تر است.
در این نوع ترانسفورماتور، هسته از ورقه‌هایی به شکل E و I ساخته شده است و شکل کلی آن مستطیلی است. هر دو سیم‌پیچ در حول ساق مرکزی و روی یکدیگر قرار می‌گیرند. سیم‌پیچ بخش اعظم هسته را احاطه می‌کند.
این نوع ترانسفورماتور، در واقع یک ترانسفورماتور زرهی است که بسته به طراحی آن، شکل استوانه‌ای دارد. ترانسفورماتور دانه‌ای بیش از دو مدار مغناطیسی مستقل دارد و مدارهای مغناطیسی در سراسر ترانسفورماتور توزیع شده‌اند.
ترانسفورماتورها به عنوان یکی از اجزای اساسی شبکه‌های الکتریکی، در تامین و تغییر سطح ولتاژ از اهمیت بسزایی برخوردارند. این اجزا بر اساس جهت تبدیل ولتاژ به دو دسته اصلی ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ و ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ تقسیم می‌شوند که هر یک دارای کاربردها و اهمیت خاص خود هستند:
ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ کاربردهای مختلفی در زمینه های الکترونیک و الکتریکی دارد. عملکرد اصلی آن به عنوان یک ترانسفورماتور الکتریکی، کاهش ولتاژ اصلی به سطح پایین تری در طرف ثانویه می‌باشد. این کاهش ولتاژ خاص ناشی از نسبت خاصی از پیچ‌های اصلی به پیچ‌های ثانویه است. در مورد ترانسفورماتورهای کاهنده ولتاژ، انواع مختلفی از ترانسفورماتورها استفاده می‌شود که تعداد بیشتری پیچ در طرف اصلی نسبت به طرف ثانویه دارند که منجر به نسبت کلی پیچ بیشتر از 1 می‌شود.
در عرصه الکترونیک که دستگاه‌های مختلف بر روی سطوح ولتاژی مانند 5ولت، 6ولت، 9ولت، 12ولت ، 24ولت یا گاهی 48ولت عمل می‌کنند، ترانسفورماتورهای کاهنده ولتاژ نقش حیاتی دارند. آنها برای تبدیل ولتاژ بالاتر از پریز برق تک فاز، معمولاً 230 ولت جریان مستقیم (AC) به سطح ولتاژ پایین مورد نظر اساسی هستند. ترانسفورماتورهای الکتریکی از قبیل ترانسفورماتورهای توان و ترانسفورماتورهای خط توان، بنیادی در ابزار دقیق و تجهیزات الکتریکی بسیاری هستند و به عنوان یک نیاز اساسی برای منابع تغذیه عمل می کنند. علاوه بر این، مردم به طور معمول از آنها در آداپتورهای برق و مدارهای شارژرهای تلفن همراه استفاده می‌کنند.
ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ به صورت مخالف ترانسفورماتور کاهنده عمل می‌کند. عملکرد اصلی آن افزایش ولتاژ ابتدایی پایین به سطح بالاتر ثانویه است. این تبدیل از طریق نسبت پیچ‌های اصلی و ثانویه صورت می‌گیرد. در مورد ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ، نسبت دور بخش‌های پیچ‌های اصلی به بخش‌های پیچ‌های ثانویه کمتر از 1 باقی می‌ماند که نشان دهنده وجود دور بیشتری در پیچ ثانویه نسبت به پیچ اصلی است. در عرصه الکترونیک، کاربردهایی مانند استابلایزرها و معکوس کننده‌ها معمولاً از ترانسفورماتورهای افزاینده ولتاژ برای دستیابی به تبدیل ولتاژ کم به سطح بالاتر استفاده می‌کنند.
ترانسفورماتورهای افزاینده ولتاژ همچنین نقش حیاتی در توزیع برق دارند. کاربردهای مرتبط با توزیع برق نیازمند ولتاژ بالا هستند، و شبکه از ترانسفورماتورهای افزاینده ولتاژ برای افزایش سطح ولتاژ قبل از توزیع استفاده می‌کند. این افزایش ولتاژ برای انتقال بهینه و موثر انرژی بر روی فواصل طولانی ضروری است.
در نتیجه، ترانسفورماتورها ابزاری بسیار حیاتی در صنعت برق محسوب می‌شوند، زیرا انتقال و تبدیل انرژی الکتریکی را امکان‌پذیر می‌سازند. ترانسفورماتورها برای افزایش یا کاهش ولتاژ استفاده می‌شوند و در انواع مختلفی مانند ترانسفورماتورهای توزیع، قدرت، و اینسولاسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ابزارهای حیاتی در انواع مختلف صنایع از جمله برق، نفت و گاز، صنایع فولاد، معدن و صنعت بهره‌برداری از انرژی، سیستم‌های روشنایی و سیستم‌های اتوماسیون در کارخانجات استفاده می‌شوند.
aبرای خرید انواع ترانسفورماتورها و خدمات مرتبط با آنها، می‌توانید به شرکت برق زوم مراجعه کنید. شرکت برق زوم با تجربه و دانش فنی خود، ارائه دهنده خدمات در زمینه‌های نصب، راه‌اندازی و نگهداری ترانسفورماتورها است و می‌تواند در امور مربوط به این ابزارهای حیاتی برق، به شما کمک کند.
ترانسفورماتور دستگاهی است که برای تغییر ولتاژ و جریان الکتریکی از یک مقدار به مقدار دیگر استفاده می‌شود.
ترانسفورماتورها در انتقال برق، تقویت ولتاژ، کاهش ولتاژ، انتقال انرژی بین دو مدار، و استفاده در دستگاه‌ها و تجهیزات الکتریکی از جمله کاربردهای آنها می‌باشد.
ترانسفورماتورها با استفاده از اصول الکترومغناطیسی انرژی الکتریکی را از یک سطح ولتاژی به سطح دیگر منتقل می‌کنند.
ترانسفورماتورهای قدرت به عنوان ترانسفورماتورهای انتقال برق به فاصله‌های طولانی مناسب هستند.
از بین مشکلات رایج ترانسفورماتورها می‌توان به افت ولتاژ، نشت برق، داغ شدن بیش از حد و صداهای ناشی از ترانسفورماتور اشاره کرد.
دیدگاهتان را بنویسید