آیا تابحال به این موضوع فکر کرده‌اید که برق چگونه به‌دست ما می‌رسد؟ و یا اینکه با وجود ولتاژ بالای برق شبکه، چگونه وسایلی مانند گوشی موبایل و سایر وسایل برقی به برق متصل شده و آسیبی نمی‌بینند؟ در نیروگاه‌های برق دستگاهی وجود دارد که با ایجاد تغییراتی بر روی برق تولیدی نیروگاه، امکاناستفاده از برق تولیدی را برای ما فراهم می‌کند. این دستگاه ترانسفورماتور نام داشته و در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع ترانسفورماتور پرداخته و اجزای اصلی آن را بیان کنیم.
ترانسفورماتور چیست؟!
ترانسفورماتور دستگاهی صنعتی است که برق تولیدی را گرفته و موجب انتقال آن به سایر نقاط مدنظر شبکه می‌شود. این عملکرد ترانسفورماتور، یا به اختصار ترانس، موجب می‌شود تا برق بین نقاط مختلف شبکه و محیط توزیع شود، به‌عبارتی دیگر ترانسفورماتور دستگاهی است که موجب انتقال جریان برق بین مدارهای مختلف شده و این کار را از طریق چندین سیم‌پیچ و به‌وسیله القای الکتریکی انجام می‌دهد.
در داخل دستگاه ترانس دو سیم‌پیچ وجود دارد و زمانی که جریان از یکی از سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کند، که به این جریان، جریان ورودی نیز گفته می‌شود، دور تا دور سیم‌پیچ جریان میدانی مغناطیسی تولید می‌شود. این میدان مغناطیسی موجب قطع سیم‌پیچ دیگر شده و بدین صورت باعث القای ولتاژ در سیم‌پیچ دوم خواهد شد. با درک این ساختار شما با اساس کار دستگاه ترانس آشنا خواهید شد.
انواع ترانسفورماتور
ترانس‌ها کاربرد زیادی داشته و به همین دلیل در انواع و اشکال متفاوتی در بازار موجود هستند. این دستگاه‌ها معمولا بر اساس جنس و نحوه طراحی هسته ترانس، نحوه تبدیل ولتاژ، کاربرد دستگاه ترانس، سیم‌پیچ‌ها و نوع و جنس عایقشان تقسیم‌بندی می‌شوند. حال به بررسی جداگانه هر یک از موارد گفته شده می‌پردازیم.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس جنس هسته
ترانس‌ها بر اساس جنس هسته به دو نوع تقسیم می‌شوند. این دو دسته عبارتند از:
- هسته هوایی
- هسته فرومغناطیس-آهنی
در هسته هوایی، هسته فیزیکی موجود نیست و هسته اصلی بر اساس هوا و پلاستیک است. در هسته فرومغناطیس-آهنی همانطور که از نام آن پیداست جنس هسته از آهن، فلز و فرومغناطیس بوده که باعث افزایش میدان مغناطیسی در آن می‌شود.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس تبدیل ولتاژ
ترانس‌ها از نظر تبدیل ولتاژ به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند.
- ترانس افزاینده
- ترانس کاهنده
در ترانس افزاینده ولتاژ سیم‌پیچ دوم از سیم‌پیچ اول زیادتر بوده و به همین دلیل در سیم‌پیچ اول تعداد دور کمتری وجود دارد. در ترانس کاهنده همه چیز برعکس ترانس افزاینده است یعنی ولتاژ سیم‌پیچ اول از سیم‌پیچ دوم بیشتر است، درنتیجه دورها در سیم‌پیچ اول بیشتر می‌باشند.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس کاربرد
ترانسفورماتورها بر اساس کاربرد به چهار دسته متفاوت دسته‌بندی می‌شوند.
- ترانس قدرت
- ترانس توزیع
- ترانس ایزولاسیون
- ترانس ابزار دقیق
از ترانسفورماتور قدرت بیشتر در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود و کاربرد آن در جهت افزایش و کاهش ولتاژ برق برای انتقال کارآمد آن می‌باشد. ترانس توزیع دیگر ترانس‌ها کوچک‌تر بوده و همچنین نصب آن آسان‌تر است. این نوع ترانس معمولا برای کاربردهای خانگی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیر
ترانس ایزولاسیون نوعی ترانس برای محافظت از افراد در برابر برق گرفتگی است. آخرین نوع ترانسفورماتور (به لحاظ کاربرد)، ترانس ابزار دقیق نام دارد که برای افزایش ایمنی استفاده می‌شود، بدین صورت که جریان و ولتاژهای زیاد را کاهش داده و دو نوع جریان و ولتاژ را شامل می‌شود که نوع ولتاژ خود به سه دسته الکترومغناطیسی، ولتاژ خازنی و ولتاز نوری تقسیم‌بندی می‌شود.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس سیم‌پیچ
سیم‌پیچ‌ها یکی از اجزای اصلی تشکیل‌دهنده دستگاه ترانسفورماتور به‌حساب می‌آیند. دستگاه‌های ترانس را می‌توان از نظر سیم‌پیچ به دو دسته اصلی تقسیم‌بندی کرد:
- ترانس دو سیم‌پیچه
- اتوترانسفورماتور
ترانس دوسیم‌پیچه همانطور که از نام آن پیداست از دو سیم‌پیچ تشکیل شده است، سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه. سیم‌پیچ اولیه جریان ورودی را گرفته و یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند در واقع این دو سیم‌پیچ به هیچ شکل فیزیکی با یکدیگر در ارتباط نبوده ولی می‌توانند میدان مغناطیسی ایجاد کرده و بریکدیگر اثر گذارند. نوع دوم یعنی اتوترانسفورماتور از یک سیم‌پیچ سه سر تشکیل شده است که دو سر آن ثابت بوده و یک سر آن متغیر می‌باشد. در صورتی که سر متغیر را جابه‌جا کنیم بر روی دور سیم‌پیچ ثانویه تاثیر میگذاشته و ولتاژ را افزایش یا کاهش می‌دهد، در نتیجه ولتاژ خروجی تغییر می‌کند.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس عایق
ترانس‌ها بر مبنای عایق نیز به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند. این دو دسته عبارتند از:
- ترانس خشک
- ترانس روغنی
نوع خشک سیستم خنک‌کننده مایع ندارد و از طریق هوا خنک می‌شود، در واقع در این ترانس‌ها سیستم خنک‌کننده وجود نداشته و مناسب ولتاژ بیشتر از 33 کیلوولت نیستند. ترانس‌های روغنی فعالیت خنک‌کنندگی بهتری دارند زیرا روغن از ظرفیت گرمایی بیشتری برخوردار است. این ترانس‌ها اندازه‌های خیلی بزرگی داشته و در محیط‌های خارجی به‌کار می‌روند.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس تعداد فاز
ترانس‌ها از نظر تعداد فاز نیز به دو نوع تقسیم‌بندی می‌شوند.
- ترانس تک‌فاز
- ترانس سه‌فاز
ترانس تک‌فاز از دو سیم‌پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده و در وسایلی همچون مایکروویو و شارژر موبایل استفاده می‌شود. ترانسفورماتور سه‌فاز از سه سیم‌پیچ اولیه و سه سیم‌پیچ ثانویه تشکیل شده و کاربرد این ترانس‌ها بیشتر در خطوط توزیع و انتقال برق است.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس طراحی هسته
به لحاظ طراحی هسته می‌توان ترانس‌ها را به سه دسته تقسیم‌بندی کرد. این سه دسته عبارتند از:
- ترانس هسته‌ای
- ترانس زره‌ای
- ترانس دانه‌ای
در طراحی نوع هسته‌ای، هسته دارای دو ساق است که هر کدام از این ساق‌ها دو سیم‌پیچ اولیه و ثانویه را دارا می‌باشند و هسته کاملا به‌وسیله این سیم‌پیچ‌ها احاطه شده است. در نوع زره‌ای هسته شکلی مستطیل مانند داشته و هر دو سیم‌پیچ بر روی یک ساق و بر روی هم قرار گرفته‌اند. در نوع دانه‌ای در واقع هسته مانند نوع زره‌ای است با این تفاوت که شکلی استوانه‌ای‌مانند دارد.
اجزای اصلی ترانسفورماتور
هر دستگاهی از اجزا و قطعاتی تشکیل شده است که نبود هر کدام از آن‌ها باعث ایجاد اختلال در عملکرد آن دستگاه می‌شود. ترانسفورماتور هم از اجزا و قطعاتی تشکیل شده است که هر کدام دارای اهمیت زیادی بوده و نبود و یا خرابی هر کدام می‌تواند باعث آسیب به عملکرد دستگاه شود. قسمت‌ها و اجزای اصلی ترانسفورماتور عبارتند از:
- هسته: هسته در بخش مرکزی ترانسفورماتور قرار داشته و از ورقه‌هایی نازک تشکیل شده است که از جنس فولاد بوده و تمام جریان‌های مغناطیسی از هسته عبور می‌کنند. برای حفاظت از هسته و خنک نگه‌داشتن آن، معمولا هسته را درون روغن ترانسفورماتور غوطه‌ور می‌کنند.
- سیم‌پیچ: سیم‌پیچ‌ها یکی از مهم‌ترین قطعات در دستگاه ترانس محسوب می‌شوند که معمولا از هادی‌های مسی تشکیل شده و یک روکش نیز به منظور حفاظت از سیم‌ها بر روی آن‌ها قرار گرفته است. روکش‌ها رنگ‌های متفاوتی داشته تا اگر ترانسی چندین سیم‌پیچ داشت بتوان سر سیم‌پیچ‌ها را از هم تشخیص داد.
- تانک: اجزاء مهم ترانسفورماتور مانند قطعاتی که در بالا به آن اشاره شد، درون محفظه‌ای به نام تانک یا همان مخزن قرار می‌گیرند. تانک‌ها را می‌توان به دو نوع معمولی و زنگی دسته‌بندی کرد. تفاوت این دو مدل در محل قرارگیری درپوش تانک است. در نوع معمولی درپوش از بالا و در نوع زنگی در قسمت تحتانی قرار دارد. لازم به ذکر است برای تعمیر و بازرسی هسته و سیم‌پیچ در نوع معمولی باید کل آن‌ها را از تانک خارج کرد. از دیگر اجزاء دستگاه ترانس می‌توان به بوشینگ‌ها، تپ چنجر، رادیاتور، ترمومتر اندازه‌گیری و … اشاره کرد.
نتیجه گیری
دستگاه ترانسفورماتور دستگاهی مفید و پرکاربرد در صنعت بوده که بدون آن استفاده از نیروی الکتریکی به امری دشوار بدل می‌شود. البته کاربرد ترانس‌ها به مصارف خانگی محدود نشده و در صنعت، الکترونیک و شبکه‌های توزیع برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگرچه کاربرد تمام ترانسفورماتورها بر مبنای تغییر ولتاژ و انتقال جریان است اما با توجه به انواع مختلفی که از این دستگاه در بازار موجود است، می‌توان بهترین گزینه را با توجه به نیازمان انتخاب کرده و نسبت به خرید ترانسفورماتور مناسب اقدام کرد.
در این مقاله سعی کدیم به بررسی انواع ترانسفورماتور پرداخته و اجزای اصلی آن 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.
371 بازدید
الهه زینالی
