ترانسفورماتور تک فاز

ترانسفورماتور تک فاز یکی دستگاه الکترومغناطیسی است که به صورت ایستا عمل کرده که می تواند انرژی مغناطیسی را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید. این ترانسفورماتورها دارای یک هسته آهنی مغناطیسی که به عنوان بخش مغناطیسی ترانسفورماتور عمل کرده و سیم پیچ های مسی ترانسفورماتور به عنوان بخش الکتریکی عمل می کنند. ترانسفورماتور دستگاهی با کارایی بالا می باشد که تلفات آن بسیار پایین است به همین خاطر عاری از هرگونه اصطحکاک مکانیکی در درون ترانسفورماتور می باشد. ترانسفورماتورها تقریبا در تمام سیستم های الکتریکی چه دارای ولتاژ بالا باشند چه پایین مورد استفاده قرار می گیرند و تنها با جریان متناوب کار می کنند چرا که جریان مستقیم قادر به ایجاد القای الکترومغناطیس نیست. بسته به شبکه الکتریکی که ترانسفورماتور در آن نصب می شود، دو نوع ترانسفورماتور وجود دارند که شامل ترانسفورماتور سه فاز و ترانسفورماتور تک فاز می باشد. در ترانسفورماتور تک فاز منبع جریان متناوب منجر به ایجاد جریان متناوب می شود که در سیم پیچ اولیه ایجاد می شود.

جریان متناوب در واقع می تواند یک میدان مغناطیسی ایجاد می نماید که خطوط این میدان مغناطیسی در راستای هسته آهنی ترانسفورماتور در حال حرکت بوده و می تواند مداری را در سیم پیچ ثانویه ایجاد نماید. در نتیجه در طی همین فرآنید ولتاژ در سیم پیچ ثانویه به روش القا تولید و دارای فرکانس و نرخی برابر با ولتاژ در سیم پیچ اولیه می باشد. میزان ولتاژ القایی بر اساس قانون فارادی مشخص می گردد. لازم به ذکر است که اگر بار به سیم پیچ ثانویه وصل شود جریان در سیم پیچ ثانویه جاری می شود. به عبارتی ترانسفورماتورهای تک فاز می توانند به عنوان ترانسفورماتور کاهنده و ترانسفورماتور افزاینده به کار روند.

ساختار ترانسفورماتور تک فاز

بخش اصلی ترانسفورماتورها سیم پیچ، هسته و ایزولاسیون آن می باشد. سیم پیچ ها می بایست مقادیر کمی مقاومت داشته باشند و به طور معمول از جنس مس هستند و به ندرت از آلومینیوم ساخته می شوند. سیم پیچها به دور هسته پیچیده شده و می بایست نسبت به هسته ایزوله شوند. همچنین سیم پیچ ها نیز که شامل دورهایی از سیم هستند که شبیه به فنری کنار هم قرار می گیرند، باید از هم ایزوله باشند و تماس فلزی نداشته باشند. هسته ترانسفورماتور همچنین از ورقهای فولاد سیلیکونی ساخته می شوند که روی هم محکم قرار گرفته و دارای قابلیت نفوذ پذیری یا تراوایی بسیار بالایی هستند. این ورق ها می بایست بسیار نازک بین 0.25 تا 0.5 میلی متر باشند چرا که این مساله روی تلفات تاثیر گذاشته و میزان تلفات توان یا به عبارت دقیق تر تلفات جریان گردابی را کاهش می دهد. این ورقه ها می بایست نسبت به همدیگر نیز ایزوله باشند و برای اینکار از عایق بندی استفاده می شود که روی این ورق ها را می پوشاند. به طور کلی برای عایق بندی ترانسفورماتور دو روش وجود دارد که می تواند به صورت خشک یا حاوی مایع باشد. عایق بندی خشک توسط رزین مصنوعی، هوا، گاز و خلع فرآهم می شود. این نوع از عایق بندی فقط برای ترانسفورماتورهای سایز کوچک استفاده می شوند که توانی کمتر از 500 کیلو ولت آمپر دارد. عایق بندی با مایع به این معنی است که از روغن معدنی برای عایق بندی استفاده می شود. این نوع روغن ها دارای طول عمر زیادی بوده و خاصیت ایزوله بسیار مناسب، قابلیت اضافه بار و همچنین خنک سازی را برای ترانسفورماتور را فرآهم می آورد. ترانسفورماتور روغنی به طور گسترده برای ترانسفورماتورهای بزرگتر مورد استفاده قرار می گیرد. ترانسفورماتور تک فاز دارای دو سیم پیچ می باشد که یکی از آنها مربوط به سیم پیچ اولیه و دیگری مربوط به سیم پیچ ثانویه است. این نوع از ترانسفورماتورها به صورت متداول در سیستم برق تک فاز استفاده می شوند و به معنی فرآهم آوردن امکان استفاده از ابزارها و لوازمی است که با برق تک فاز کار می کنند. از طرفی با اینکه ممکن است هزینه زیادی داشته باشد می توان از آن ها در در سیستم برق ولتاژ قوی استفاده کرد.

کاربرد ترانسفورماتور تک فاز

ترانسفورماتورهای تک فاز به طور گسترده در استفاده در دستگاه هایی که نیاز به ولتاژ پایین برای عمل کردن و برای مثال تبلیغات دارند به کار می روند. همچنین همانطور که گفته شد به عنوان ترانسفورماتور کاهنده و افزاینده ولتاژ نیز پرکاربرد هستند.

سوالات متداول پیرامون ترانسفورماتور تک فاز

1. ترانسفورماتور تک فاز چیست؟ این ترانس از سیستم برق تک فاز استفاده کرده و در حالت کلی از نظر ساختار و عملکرد تفاوتی با ترانسفورماتور سه فاز ندارند.
2. ساختار ترانسفورماتور به چند بخش تقسیم می گردد؟ این ترانسفورماتورها دارای یک هسته آهنی مغناطیسی که به عنوان بخش مغناطیسی ترانسفورماتور عمل کرده و سیم پیچ های مسی ترانسفورماتور به عنوان بخش الکتریکی عمل می کنند.
3. ترانسفورماتور تک فاز چه کاربردی دارد؟ ترانسفورماتورها تقریبا در تمام سیستم های الکتریکی چه دارای ولتاژ بالا باشند چه پایین مورد استفاده قرار می گیرند.
4. سیم پیچ ها در ترانسفورماتور چه ساختاری دارند؟ سیم پیچ ها می بایست مقادیر کمی مقاومت داشته باشند و به طور معمول از جنس مس هستند و به ندرت از آلومینیوم ساخته می شوند. سیم پیچها به دور هسته پیچیده شده و می بایست نسبت به هسته ایزوله شوند.
5. عایق بندی در ترانسفورماتور تک فاز به چند روش صورت می گیرد؟ عایق بندی در این ترانسفورماتورها شامل عایق بندی خشک یا مایع می شوند که در حالت خشک از وکیوم، گاز، هوا و رزین مصنوعی برای عایق بندی استفاده می شود و در حالت مایع از عایق بندی روغنی با روغن معدنی استفاده می شود.