ترانسفورماتور ایده آل چیست؟

همانطور که می توان از کلمه ایده آل حدس زد آنچه می توان به جد درباره این ترانسفورماتور گفت این است که تصور می شود این دستگاه در ایده آل ترین شرایط ممکن عمل نماید و از این رو ترانسفورماتور تخیلی هیچگونه تلفاتی نخواهد داشت، به عبارت دقیق تر تلفات هسته، تلفات مسی و هر نوع از تلفات دیگر که ممکن است به هر دلیلی در این دستگاه به وجود آید در ترانسفورماتور ایده آل وجود ندارد و بازدهی یا راندمان این ترانس نیز برابر با 100 درصد در نظر گرفته می شود. به این خاطر مطالعه بیشتر درباره اینکه ترانسفورماتور ایده آل چیست و فرق ترانس ایده آل و حقیقی در چیست اهمیت زیادی می یابد.

ترانسفورماتور ایده آل

ایده اصلی ترانس ایده آل به این صورت شکل گرفت که فرض شد سیم پیچ های ترانسفورماتور به طور کامل از خاصیت القایی بر خوردارند و همچنین هسته ترانسفورماتور عاری از هر گونه تلفاتی است. لازم به ذکر است که امپدانس ترانسفورماتور یا مقاومت القایی نشتی در این دستگاه برابر با صفر است در واقع مقاومت القایی خلاف جهت جریان در مدار به دلیل ظرفیت القای مغناطیسی و همچنین ظرفیت خازنی حرکت می نماید. به این معنی است که 100 درصد شار مغناطیسی از هسته عبور می نماید و در نتیجه سیم پیچ اولیه و ثانویه را به هم مرتبط می کند. با این حال بدیهی است که هر سیم پیچ دارای یک مقاومت درونی است که منجر به افت ولتاژ و همچنین بروز تلفات I2R در آن می شود. در این ترانسفورماتور ایده آل فرض می شود که سیم پیچ ها به طور کامل خاصیت القایی داشته و به این معنی است که مقاومت درونی آنها نیز برابر با صفر است.

عملکرد ترانس ایده آل

در صورت اعمال ولتاژ متناوب معادل V1 به سیم پیچ اولیه در یک ترانس ایده آل، یک نیروی محرکه الکتریکی بر خلاف منبع اعمال ولتاژ معادل E1 در سیم پیچ اولیه القا می شود که 180 درجه با منبع ولتاژ V1 اختلاف فاز دارد که در شکل زیر برای شما مشخص شده است.

حال اگر بخواهیم این نیروی محرکه را در سیم پیچ اولیه گسترش دهیم، منجر به ایجاد جریان از منبع شده که در نهایت شار مغناطیسی مورد نیاز را فرآهم می نماید. از آنجایی که سیم پیچ اولیه به طور کامل خاصیت القایی دارد، در نتیجه یک جریان با اختلاف فاز 90 درجه نسبت به منبع تامین ولتاژ ایجاد می شود و به آن جریان معناطیسی ترانسفورماتور یا Iµ گفته می شود.

توجه داشته باشید که این جریان مغناطیسی متناوب Iµ یک شار مغناطیسی متناوب برابر با Φ ایجاد می نماید که این شار متناسب با جریانی است که آن را به وجود آورده است و از این رو این شار با جریان در یک راستا و جهت قرار می گیرد. از طرفی همین شار مغناطیسی است که سیم پیچ ثانویه را از طریق هسته به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور ایران ترانسفو متصل می نماید. در نتیجه این ارتباط بین سیم پیچ اولیه و ثانویه یک نیروی محرکه الکتریکی دیگری در سیم پیچ ثانویه القا می شود که معادل E2=V2 می باشد و با شار مغناطیسی 90 درجه و با ولتاژ متناوب اولیه 180 درجه اختلاف فاز دارد.

فرق ترانسفورماتور ایده آل و حقیقی

یک ترانس ایده آل همانطور که گفته شد چیزی جز یک ترانسفورماتور خیالی با 100 درصد راندمان نیست و در این ترانسفورماتور به زبان ساده می توان گفت که از سیم پیچ های کاملا القایی بهره می برد و بیان شد که عاری از هر گونه تلفات چه در هسته، چه از نوع تلفات مسی و غیره می باشند و حتی امپدانس و یا نشت نیز ندارند، این دستگاه با ترانسفورماتور حقیقی تفاوت هایی دارد که در اینجا به آن اشاره خواهیم کرد.
کاملا بدیهی است که ترانسفورماتور حقیقی نسبت به دیگری دارای راندمان کمتر از 100 درصد است و می تواند تلفات کمی داشته باشد همچون ترانسفورماتور کم تلفات و از طرفی دارای تلفات I2R و تلفات آهنی می باشند. با اینکه سیم پیچ های ترانسفورماتور ایده به طور کامل از خاصیت القایی برخوردار است، در ساخت بوبین و سیم پیچ های ترانسفورماتور حقیقی از دو ماده که کاملا خاصیت القایی دارند استفاده شده است. در یک ترانس برق حقیقی افت مقاومت اهمی یا امپدانس و احتمال نشت شار مغناطیسی نیز هست.

پرسشهای پرتکرار پیرامون ترانسفورماتور ایده آل چیست؟

1. چطور یک ترانسفورماتور ایده آل به شمار می رود؟ دلیل اینکه یک ترانسفورماتور می تواند ایده آل به حساب آید شرایط کارکرد آن است، به عبارت دقیق تر اگر ترانسفورماتور با راندمان 100 درصد کار کند و هیچ گونه تلفات، امپدانس، نشت شار و غیره نداشته باشد می توان گفت که آن ترانس، ایده آل است.
2. مشخصات فنی ترانسفورماتور ایده آل چیست؟ یک ترانس ایده آل دارای بازدهی 100%، تلفات هسته، تلفت مسی و تلفات I2R صفر می باشد، مقاومت خازنی، نشت شار، امپدانس همگی صفر هستند.
3. راندمان ترانسفورماتور ایده آل چقدر است؟ وقتی حرف از ایده آل بودن یک دستگاه می شود منظورمان زمانی است که بازدهی و راندمان دستگاه بیشترین حالت یعنی 100 درصد است و یک ترانس نیز زمانی ایده آل است که راندمان آن مقدار گفته شده باشد.
4. تلفات یک ترانسفورماتور ایده آل چیست؟ در حالت کلی در یک ترانس تلفات شامل تلفات هسته و تلفات موجود در سیم پیچ ها می شود که ناشی از تلفات مسی است و البته هدر رفت انرژی I2R نیز امکان اتفاق افتادن دارد که در ترانس ایده آل هیچ یک وجود ندارند.
5. تفاوت بین ترانس ایده آل و حقیقی چیست؟ بزرگترین دلیل فرق ترانس ایده آل و حقیقی وجود راندمان کمتر از 100 درصد در ترانس حقیقی است و البته لازم به ذکر است که این دستگاه در شرایط واقعی دارای تلفات است و به همین خاطر نیز راندمان آن به صد نمی رسد ولی می تواند با برقراری شرایطی این میزان تلفات را کاهش داد.