ترانسفورماتور چند سیم پیچه

در حالت کلی یک ترانسفورماتور چند سیم پیچه دارای یک سیم پیچ اولیه و دو یا چند سیم پیچ ثانویه می باشد با این حال لازم به ذکر است که ترانسفورماتورها به دلیل ویژگی های ساختاری منحصر به فردی که دارند قادرند در طرف اولیه و ثانویه بیشتر از یک سیم پیچ داشته باشند و از این رو به این ترانسفورماتورها از نوع ترانس چند سیم پیچ می باشند.

عملکرد ترانسفورماتور چند سیم پیچه با سایر انواع ترانسفورماتور معمولی از جمله ترانسفورماتور توزیع، ترانسفورماتور قدرت و غیره تفاوتی ندارد به عبارت دقیق تر ولتاژ اولیه و ثانویه، جریان و نسبت دور سیم پیچ در همگی به صورت یکسان اندازه گیری و محاسبه می شوند. آنچه اهمیت دارد توجه به قطبیت ولتاژ در هر سیم پیچ می باشد که توسط قرارداد نقطه ای که برای مشخص کردن قطبیت مثبت و منفی سیم پیچ زمانی که به هم وصل می شوند به کار می رود، قابل شناسایی است.
از طرفی لازم به یادآوری است که یک ترانسفورماتور چند سیم پیچه به عنوان مولتی ترانسفورماتور نیز شناخته می شوند چرا که بیشتر از یک سیم پیچ اولیه و ثانویه دارند، که البته بر خلاف نامی که برای آنها در نظر گرفته شده است تماما روی یک هسته مشترک قرار می گیرند. این دستگاه ها می توانند بسته به نیاز از اتصالات تک فاز و سه فاز بهره ببرند و حتی چند سیم پیچه و چند فاز باشند و با این حال کارکرد و عملکرد یکسانی داشته باشند. همچنین این ترانس می تواند در قالب یک ترانسفورماتور افزاینده، ترانسفورماتور کاهنده و حتی ترکیبی از این دو در سیم پیچ های مختلف به کار رود. همانطور که اشاره شد یک ترانس چند سیم پیچه می تواند دارای چندین سیم پیچ ثانویه روی یک هسته مشترک باشد و هر کدام از این سیم پیچ ها ولتاژها و جریانهای مختلف را ارائه نمایند.

عملکرد ترانسفورماتور چند سیم پیچه

از آنجایی که این ترانسفورماتور بر اساس قانون القا متقابل کار می کند، هر یک از سیم پیچ ها در هر دور چرخش سیم پیچ منحصر به فرد در ترانس چند سیم پیچه مقدار ولتاژ یکسانی را ارائه می نمایند و به همین خاطر نسبت ولت آمپر دستگاه در هر سیم پیچ گفته شده برابر است و از این رو Np/Ns=Vp/Vs و در هر دور این نسبت با ولتاژ اولیه که منبع القای این ولتاژ است در ارتباط است. در مدار الکترونیکی به طور کلی از ترانسفورماتور برای تامین ولتاژ پایین تر برای دستگاه های الکترونیکی مختلف در آن مدار الکترونیکی استفاده می شود. به همین خاطر از این ترانسفورماتور معمولا در منبع تغذیه و همچنین مبدل سوئیچ ترایاک که عملکردی شبیه به تریستور به صورت دو طرفه دارد، می باشد. لازم به ذکر است که در یک ترانس چند سیم پیچه همواره هر سیم پیچ مجزا بوده و از نظر الکتریکی نسبت به سایر سیم پیچ ها و البته سیم پیچ اولیه ایزوله است و البته هر یک از این سیم پیچ ها در طرف ثانویه ولتاژ مخصوص به خود را داشته که مقدار آن در هر دور یکسان بوده ولی بسته به تعداد دور چرخش سیم ها در هر سیم پیچ مقدار ولتاژ خروجی متفاوت خواهد بود.

شما در شکل بالا می توانید نحوه قرار گیری سیم پیچ ها در مدار الکتریکی را در طرف اولیه و یا ثانویه مشاهده نمایید. از طرفی سیم پیچ های طرف اولیه می توانند به صورت مجزا یا با هم عمل کنند تا ترانسفورماتور بتواند ولتاژهای بالاتری داشته باشد. سیم پیچ های طرف ثانویه نیز می توانند به هم متصل شوند و در نهایت حتی ولتاژ بالاتر و یا جریان بیشتری را تامین نمایند. اما ذکر این نکته ضروری است که سیم پیچ ترانسفورماتورها زمانی قابلیت اتصال به صورت موازی را دارد که هر دو سیم پیچ دارای اتصالات الکتریکی یا به عبارت دقیق تر گروه برداری ترانسفورماتور یکسان باشند. همچنین می بایست جریان و ولتاژ نامی آنها نیز برابر باشد.

ترانسفورماتور ولتاژ دوتایی

برخی از ترانسفورماتورهای چند سیم پیچه دارای دو سیم پیچ اولیه با ولتاژ و جریان نامی یکسان و دو سیم پیچ ثانویه با ولتاژ و جریان نامی برابر می باشند. این ترانسفورماتور دو سیم پیچه موارد کاربرد زیادی دارند و به طور کلی از آنجایی که استفاده می شوند که سیم پیچ ها می توانند به صورت سری یا موازی به سیم پیچ هایی با ولتاژهای بالاتر در طرف اولیه و یا جریان بالاتر در طرف ثانویه وصل شوند. این نوع ترانسفورماتورهای دو سیم پیچه به طور معمول با نام ترانسفورماتور ولتاژ دوتایی شناخته می شوند. در زیر می توانید نوع اتصالات ترانسفورماتور اولیه و ثانویه دوتایی را مشاهده نمایید.

اتصالات سری در سیم پیچ ثانویه

این ترانسفورماتورها همانطور که نشان داده شده است و ذکر شده دارای دو سیم پیچ اولیه و دو سیم پیچ ثانویه می باشند، به عبارت دقیق تر دارای 4 سیم پیچ به طور کلی هستند و می بایست اتصالات طرف اولیه و ثانویه را بررسی نمود تا به درستی در ترانسفورماتور ولتاژ دوتایی انجام شده باشند چرا که در صورت عدم اتصال درست و دقیق امکان بروز اتصال کوتاه وجود دارد که می تواند در زمان برقدار کردن ترانسفورماتور دستگاه را خراب کند. حال اگر بخواهیم سیم پیچ اولیه ولتاژ اولیه 240/120V را داشته باشد و در طرف ثانویه سیم پیچ دارای ولتاژ 12/24V باشد، می بایست هر یک از سیم پیچ های اولیه دارای ولتاژ نامی 120 ولت بوده و هر یک از سیم پیچ های ثانویه از ولتاژ نامی 12 ولت بهره ببرند. از طرفی ترانسفورماتور ایران ترانسفو باید به منبعی با ولتاژ 240 ولت در طرف اولیه متصل گردد تا ولتاژ نامی مد نظر ما در سیم پیچ اولیه و ثانویه پدید آید.

لازم به ذکر است که هر دو سیم پیچ به صورت سری به هم متصل شده اند و جریان یکسانی از هر دو عبور می نماید و مقدار آن در سیم پیچ ثانویه 2.5 آمپر است. در نتیجه برای ترانسفورماتورهایی که در طرف ثانویه به صورت سری متصل شده اند ولتاژ خروجی برابر با 24 ولت و جریان 2.5 آمپر می باشد.

اتصالات موازی در سیم پیچ ثانویه

در صورتی که سیم پیچ ها در طرف اولیه به صورت سری بسته شوند ولی در طرف ثانویه این سیم پیچ ها به صورت موازی بسته شوند و قرارداد نقطه ای برای قطبیت در این اتصالات رعایت گردد، باز هم همانند قبل سیم پیچ های ثانویه دارای ولتاژ و جریان 12 ولت و 2.5 آمپر می باشند و این در حالی است که ولتاژ خروجی از هر دو سیم پیچ ثانویه در نهایت 12 ولت بوده ولی جریان افزایش می یابد و به عدد 5 آمپر می رسد. البته لازم به ذکر است که ترانسفورماتور ولتاژ دوتایی نیز مقادیر ولتاژ و جریان متفاوتی را در طرف ثانویه ایجاد می کند ولی قانون عملکرد هر دو یکسان است. قرار نقطه ای در حالت کلی در سیم پیچ ها برای تشخیص ترمینالهایی که دارای فاز یکسان هستند به کار می رود. برای مثال در دو سیم پیچ ثانویه که در خلاف جهت قرار نقطه ای به هم متصل شده اند دارای میدان الکترومغناطیسی نیستند چرا که شار مغناطیسی هر دو یکسان و خلاف جهت یکدیگر است و همدیگر را خنثی می نمایند و در نتیجه در نهایت ولتاژ خروجی صفر شده و یا ترانس برق آسیب می بیند.

ترانسفورماتور اتصال مرکز

در ترانسفورماتور اتصال مرکز طراحی به نوعی صورت گرفته است که دو سیم پیچ در طرف ثانویه دارای ولتاژ های ثانویه مختلف و مجزا باشند، Va و Vb که دارای اتصال مشترک هستند این نوع ترانسفورماتورها در واقع با سه سیم دو فاز ایجاد می کنند و ولتاژهای ثانویه یکسان و متناسب با منبع ولتاژ در سیم پیچ اولیه هستند. به همین خاطر قدرت در هر سیم پیچ برابر بوده و ولتاژ خروجی از روی نسبت چرخش سیم در سیم پیچ ها به دست می آید.

همانطور که در شکل زیر مشاهده می نمایید نقطه اتصال دقیقا در مرکز سیم پیچ ثانویه قرار دارد و یک اتصال مشترک برای هر دو سیم پیچ اما در خلاف جهت یکدیگر ایجاد می کند. با توجه به اینکه مرکز اتصال زمین می شود، ولتاژ خروجی Va می بایست نسبت به ولتاژ زمین مثبت باشد و Vb نیز منفی و در خلاف جهت پتانسیل زمین است و در واقع 180 درجه از نظر الکتریکی با هم اختلاف فاز دارند. توجه داشته باشید که با این تفاسیر استفاده از یک ترانسفورماتور اتصال مرکز زمین نشده می تواند معایبتی داشته باشد چرا که عامل ایجاد ولتاژهای نامتوازن در سیم پیچ ثانویه به دلیل جریان های نامتقارن می باشد. از طرفی می توان با وصل کردن سیم پیچ ثانویه در ترانسفورماتور اتصال مرکز به صورت سری و استفاده از بند وسط به عنوان اتصال مرکز، از یک ترانسفورماتور ولتاژ دوتایی یک ترانسفورماتور اتصال مرکز بسازیم.

پرسشهای متداول پیرامون ترانسفورماتور چند سیم پیچه

1. ترانسفورماتورها چند سیم پیچ دارند؟ بسته به نوع ترانسفورماتور می توان در حالت کلی برای دستگاه یک سیم پیچ اولیه و ثانویه در نظر گرفت اما در ترانس چند سیم پیچه این مساله متفاوت است چرا که می توانند بیش از یک سیم پیچ در طرف اولیه و ثانویه داشته باشند.
2. ترانسفورماتور چند سیم پیچه چیست؟ این دستگاه از تعداد بیشتری سیم پیچ در طرف اولیه و ثانویه برخوردارند که البته بر روی یک هسته مشترک ورقه ای عایق کاری شده و مجزا نسبت به یکدیگر قرار می گیرند و می توانند ولتاژها و یا جریان های زیاد را ایجاد نمایند.
3. آیا می توان دو ترانسفورماتور را به صورت موازی به یکدیگر متصل کرد؟ بله، اتصالات در سیم پیچ های ترانسفورماتور به صورت موازی زمانی امکان پذیر از است که هر دو سیم پیچ از لحاظ ولتاژ و جریان نامی و گروه برداری دارای مشخصات فنی یکسان باشند و به طور معمول از موازی کردن در ترانس چند سیم پیچ استفاده می گردد.
4. ترانسفورماتور سه سیم پیچه چیست؟ به طور کلی ترانسفورماتور سه سیم پیچ به معنی این است که ترانس دارای سه بوشینگ مختلف با نام های H برای طرف اولیه، X برای طرف ثانویه و Y برای سیم پیچ ثانویه به کار می رود و امپدانس در این دستگاه بین ترمینالهای H-X، H-Y و X-Y بر حسب درصد بیان می شوند و قدرت آن نیز بر اساس کیلو ولت آمپر محاسبه می گردد.
5. ترانسفورماتور دو سیم پیچه چیست؟ در یک ترانس دو سیم پیچه، همانطور که از نام آن مشخص است دو سیم پیچ وجود دارند که به یک منبع شار مغناطیسی مشترک که دارای قطبیت مختلف است متصل می شوند و بسته به اتصال موازی یا سری آنها می توانند ولتاژ و جریان مختلفی را ارائه نمایند.