یکی از دستگاه‌های پرکاربرد در صنایع مختلف، به ویژه صنعت برق، دستگاه ترانسفورماتور است. ترانسفورماتور دستگاهی است که انرژی الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگر منتقل کرده و این کار را با استفاده از القای الکترومغناطیسی انجام می‌دهد. ترانسفورماتورها طیف گسترده‌ای از کاربردها را شامل می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به کاربرد و استفاده در زمینه انتقال برق، توزیع برق و تولید برق اشاره کرد. از این رو، در این مقاله قصد داریم به بررسی دستگاه ترانسفورماتور پرداخته و انواع آن‌ها را بیان کنیم.
ترانسفورماتور
همان‌طور که گفته شد، ترانسفورماتور یک دستگاه الکتریکی کاربردی است که انرژی الکتریکی را با تغییر ولتاژ و جریان حفظ کرده و آن را از یک مدار به مدار دیگر منتقل می‌کند. ترانسفورماتور این کار را با استفاده از قوانین القای الکترومغناطیسی انجام داده و برق را به درستی منتقل می‌کند. ترانسفورماتور از دو سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه تشکیل شده‌اند.
سیم‌پیچ اولیه به منبع ولتاژ متصل شده و سیم‌پیچ ثانویه به مصرف‌کننده ولتاژ وصل می‌شود. ترانسفورماتورها دارای دو سیم‌پیچ هستند که این سیم‌پیچ‌ها معمولاً از سیم‌های مسی و یا آلومینیومی ساخته شده و کاربرد زیادی دارند. این سیم‌ها روی یک هسته مغناطیسی عایق‌دار پیچیده می‌شوند که جنس این هسته مغناطیسی معمولاً از ورق‌های نازک آهن و یا فولاد بوده و استحکام بالایی دارد.
در واقع، وقتی جریان برق از سیم‌پیچ اولیه عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی در هسته ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ ثانویه نیز القا شده و باعث ایجاد جریان برق در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود. جالب است بدانید مقدار و میزان ولتاژ خروجی ترانسفورماتور با نسبت تعداد دور سیم‌پیچ‌ها متناسب بوده و قدرت آن با استفاده از تعداد دور سیم‌پیچ‌ها تعیین می‌شود.
اگر تعداد دور سیم‌پیچ ثانویه بیشتر از تعداد دور سیم‌پیچ اولیه باشد، ولتاژ خروجی بیشتر خواهد بود. ترانسفورماتورها طیف وسیعی از کاربرد داشته و در قسمت‌های مختلف صنعت برق و الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای ترانسفورماتور می‌توان به استفاده از ترانسفورماتور در بخش‌های انتقال برق، توزیع برق و تولید برق اشاره کرد. در زمینه انتقال برق باید گفت، ترانسفورماتورها برای انتقال برق از نیروگاه‌ها به مصرف‌کنندگان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این دستگاه‌ها ولتاژ برق را افزایش می‌دهند تا بتوانند برق را با کمترین تلفات در یک مسافت طولانی منتقل کرده و به مصرف‌کننده برسانند. در زمینه توزیع برق نیز می‌توان گفت، ترانسفورماتورها برای توزیع برق از خطوط انتقال به مصرف‌کنندگان استفاده شده و با کاهش ولتاژ برق بین شهری و مناسب‌سازی آن برای استفاده در وسایل برقی، ولتاژی ایمن را برای ما فراهم می‌کنند.
این ترانسفورماتورها در زمینه تولید برق هم کاربرد داشته و برای تبدیل ولتاژ برق تولید شده توسط ژنراتورها به ولتاژ مورد نیاز شبکه برق، استفاده می‌شوند. جالب است بدانید کاربرد ترانسفورماتور تنها به صنعت برق محدود نشده و در بسیاری از صنایع مانند صنعت فولاد و ذوب‌آهن، صنعت خودروسازی و صنعت معدن نیز کاربرد داشته و استفاده می‌شود. همان‌طور که تا به اینجا گفته شده است، ترانسفورماتورها کاربرد زیادی داشته و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در واقع اگر بخواهیم علت این کاربرد زیاد و متنوع ترانسفورماتورها را دریابیم، باید به سراغ ویژگی‌ها، مزایا و معایب ترانس‌های برق و ترانسفورماتورها رفته و آن‌ها را بررسی کنیم. از جمله مزایا ترانسفورماتورها می‌توان به قابلیت انتقال برق با توان بالا و تلفات پایین، قابلیت افزایش و یا کاهش ولتاژ برق و قابلیت استفاده در انواع کاربردها و صنایع اشاره کرد.
اگر چه این دستگاه‌های دارای مزایا زیادی بوده و در صنایع مختلف نیز کاربرد دارند اما دارای معایبی هم هستند که اطلاع از آن‌ها می‌تواند کمک بسیار زیادی در گرفتن یک تصمیم صحیح مبنی بر خرید و یا عدم خرید دستگاه‌های ترانسفورماتور کند. از جمله معایب ترانسفورماتورها می‌توان به هزینه بالای تولید، نیاز به نگهداری و تعمیر منظم و وجود احتمال خطر آتش‌سوزی در صورت خرابی دستگاه ترانسفورماتور اشاره کرد.
انواع ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورها دارای کاربرد و استفاده زیادی بوده و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این رو، برای تامین نیازهای متفاوت صنایع مختلف، طراحی و ساخت انواع دستگاه‌های ترانسفورماتور برای کاربردهای مختلف به شدت احساس شده و وجود آن‌ها الزامی است. ترانسفورماتورها در انواع مختلفی طراحی و ساخته می‌شوند که بر اساس عوامل مختلفی مانند نوع ولتاژ، نوع جریان، نوع هسته مغناطیسی و نوع خنک‌کننده آن‌ها دسته‌بندی و طبقه‌بندی می‌شوند. انواع ترانس‌های برق و یا ترانسفورماتورها عبارتند از:
۱. ترانسفورماتورهای جریان متناوب (AC)
این ترانسفورماتورها برای انتقال برق جریان متناوب استفاده شده و خطوط انتقال برق جریان متناوب کاربرد دارند. این ترانسفورماتورها بیشتر در خطوط انتقال برق شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۲. ترانسفورماتورهای جریان مستقیم (DC)
این ترانسفورماتورها برای انتقال برق جریان مستقیم استفاده شده و کاربرد دارند. این ترانسفورماتورها کاربرد زیادی در خطوط انتقال برق بین شهری و انتقال برق نیروگاه‌های تولید برق دارند.
۳. ترانسفورماتورهای قدرت
این ترانسفورماتورها برای انتقال برق با توان بالا مورد استفاده قرار گرفته و از قدرت بالایی برخوردار هستند.
۴. ترانسفورماتورهای توزیع
این ترانسفورماتورها برای توزیع برق با توان متوسط مورد استفاده قرار گرفته و کاربرد دارند.
۵. ترانسفورماتورهای کاهنده
این نوع از ترانسفورماتورها ولتاژ ورودی را کاهش داده و ولتاژ خروجی پایین‌تری در مقایسه با ولتاژ ورودی به ترانس برق، به ما تحویل می‌دهند. در این ترانس‌ها، تعداد سیم‌پیچ‌های هسته ثانویه کمتر از تعداد سیم‌پیچ‌های هسته اولیه است.
۶. ترانسفورماتورهای افزاینده
این نوع از ترانسفورماتورها ولتاژ ورودی را افزایش داده و ولتاژ خروجی بالاتری در مقایسه با ولتاژ ورودی به ترانس ، به ما تحویل می‌دهند. در این ترانس‌ها، تعداد سیم‌پیچ‌های هسته ثانویه بیشتر از تعداد سیم‌پیچ‌های هسته اولیه بوده و ولتاژ خروجی از قدرت بیشتری برخوردار است.
۷. ترانسفورماتور ایزوله‌کننده
این نوع ترانسفورماتور دو مدار الکتریکی را از یکدیگر جدا کرده و به نوعی مانعی برای اتصالی در دو خط جریان و مدار است.
۸. ترانسفورماتور فرکانس
ترانسفورماتور فرکانس به تغییر فرکانس جریان الکتریکی پرداخته و فرکانس ترانس برق را تغییر می‌دهد.
۹. ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری
این نوع ترانسفورماتورها برای اندازه‌گیری جریان و ولتاژ استفاده شده و کاربرد دارند. از این ترانسفورماتورها با نام ترانسفورماتور جریان نیز یاد می‌شود.
نتیجه‌گیری
یکی از پرکاربردترین دستگاه در صنعت برق، ترانس برق یا همان ترانسفورماتور است. ترانسفورماتورها دستگاه‌های مهمی هستند که در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها با استفاده از القای الکترومغناطیسی انرژی الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگر منتقل کرده و باعث تنظیم ولتاژ می‌شوند.
ترانسفورماتورها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام کاربرد مخصوص به خود را داشته و بسیار مهم هستند. در این مقاله سعی کردیم به بررسی دستگاه ترانسفورماتور پرداخته و انواع آن‌ها را بیان کنیم. امیدوارم این مطلب مورد پسند و رضایت شما عزیزان قرار گرفته باشد. ممنون می‌شویم اگر نظرات، انتقادات و پیشنهادات خود را با ما در سایت تکه‌کابل در میان گذاشته و ما را از مباحث مورد نیازتان مطلع سازید.
236 بازدید
احسان شوکتی
