ترانسفورماتور قدرت

ترانسفورماتور یک ماشین ایستاست که برای انتقال و تبدیل قدرت از یک مدار الکتریکی به مدار الکتریکی دیگر بدون تغییر فرکانس استفاده می شود. در واقع به عبارت دقیق تر می توان این تعریف ساده را بسط داد و به این مفهوم رسید از آن جایی که هیچ چرخش و حرکتی در این ماشین نیست از نوع ایستا به حساب می آید و از طرفی ترانسفورماتورها با منبع AC یا جریان متناوب کار می کنند. به عبارتی یک ترانسفورماتور به وسیله اصل القای متقابل عمل می کند. در سال 1950 ترانسفورماتورهای قدرت الکتریکی با قدرت ولتاژ 400 کیلو ولت در یک سیستم الکتریکی ولتاژ قوی استفاده شد. در ابتدای 1970 حتی ترانسفورماتورهای قدرتی با توان 1100 مگا ولت آمپر ساخته شده اند تا بتوانند نیاز مصرف کنندگان را برآورده نمایند.

کار ترانسفورماتور قدرت در یک سیستم الکتریکی تامین منابع جریان متناوب از ولتاژها مختلف و اندازه جریان مناسب از منبع الکتریکی عمومی ولتاژ بالا می باشد. علاوه بر این می تواند ایزولاسیون الکتریکی بین مدار الکتریکی و منبع برق عمومی خارجی را تعبیه نماید. در ساخت این ترانسفورماتور توزیع از یک سری ورق استیل نازک به هم چسبیده شده به شکل E و I بهره می برد که بر روی یکدیگر محکم می شوند تا جریانهای گردابی را کاهش دهند. همچنین سیم پیچ اولیه و ثانویه به دور هسته مبدل پیچیده می شوند. سیم پیچ ها در بسیاری از مواقع از یکدیگر جدا هستند و به صورت جدا به دور هسته پیچیده می شوند و یا به طور معمول برای اینکه کارایی ترانسفورماتور افزایش یابد به صورت لایه ای از سیم پیچ اولیه، ثانویه، اولیه، ثانویه و به همین ترتیب بر روی هم قرار می گیرند. از طرفی توجه داشته باشید که ترانسفورماتور های قدرت به صورت ترانسفورماتور سه فاز و ترانسفورماتور تک فاز تولید می شوند.

کاربرد ترانسفورماتور قدرت

تولید برق در ولتاژ پایین بسیار هزینه کمتری دارد تا اینکه وسایل را با ولتاژ قوی استفاده و تولید نماییم. از طرفی ولتاژ پایین این برق می تواند به راحتی در دسترس و قابل استفاده باشد. زمانی که این ولتاژ کم در خطوط جریان بزرگتری منتقل می گردد منجر به تلفات بیشتر می شود. ولی زمانی که سطح ولتاژ افزایش می یابد، جریان برق کاهش یافته و باعث می شود تلفات اهمی یا مقاومت الکتریکی در سیستم، با کاهش سطح مقطع رسانای الکتریکی، در هزینه کل در سیستم کاهش و همچنین تنظیم ولتاژ در سیستم بهبود یابد. از این رو سطح پایین قدرت یا توان می بایست افزایش یابد تا به صورت کارا توانایی انتقال انرژی الکتریکی را داشته باشد. این کار توسط ترانسفورماتورهای فزاینده صورت می گیرد ولی زمانی که مصرف کننده در سطح شهری و صنعتی بخواهد از این برق و انرژی الکتریکی استفاده کند، نیاز است که سطح ولتاژ کاهش یابد و برای استفاده ایمن و در دسترس باشد. این فرآیند توسط ترانسفورماتور کاهنده صورت می پذیرد. لغزانه ترانسفورماتور به ترانسفورماتور این قابلیت را می بخشد تا بتواند ولتاژ ثانویه ای را برای بخشهای مختلف مدار تامین نماید و برای ترانسفورماتور قدرت داشتن این تپینگ ها بر روی سیم پیچ بسیار معمول است. در واقع با این کار سیم پیچ ها به بخشهای مختلفی تقسیم می شوند و با استفاده از رابط های متصل به این لغزانه ها عدد مربوط به سیم پیچ به عدد دیگری تغییر خواهد کرد.

ترانسفورماتور قدرت دو ولتاژه

ترانسفورماتور دو ولتاژه به گونه ای طراحی می شود که دو سیم پیچ در آن توسط یک جریان مغناطیسی با زمان متفاوت مرتبط هستند. یکی از این سیم پیچ، سیم پیچ اولیه یا اصلی است و انرژی را در ولتاژ مشخصی از منبع دریافت می نماید. سیم پیچ دیگر که سیم پیچ ثانویه است، توان را با ولتاژی متفاوت از منبع اولیه، به بار می رساند. نقش سیم پیچ اولیه و ثانویه می تواند بر عکس شود. توجه داشته باشید که در برخی مواقع نیاز به دو سطح ولتاژ متفاوت در سمت ثانویه ترانسفورماتور است. از این رو به این ترانسفورماتورها ترانسفورماتور دو ولتاژه گفته می شود که به صورت اختصاصی به درخواست مصرف کنندگان ساخته می شود.

اتو ترانسفورماتور قدرت

یکی از انواع خاص ترانسفورماتور که تنها یک سیم پیچ دارد، اتوترانسفورماتورها هستند. معمولا از این ترانسفورماتور برابر تغییر ردیف های ولتاژ مختلف استفاده می شود و به تجهیزات الکتریکی اجازه می دهد که به صورت بین المللی استفاده شوند. این سیم پیچ به تنهایی دارای تپینگ هایی هستند که این ترانسفورماتورها را به ولتاژ های مختلف تقسیم می کنند. برای اینکه بتوان ولتاژ مورد نظر را به دست آورد نیاز است که پیچ ها به اندازه مورد نظر چرخانده شوند که این چرخش بستگی به نسبتی که بین سیم پیچی کامل و لغزانه ها وجود دارد. روشی مناسب برای به دست آوردن ولتاژ در یک ترانسفورماتور فقط کافی است بدانید تعداد چرخش تپینگ را بدانید و از روش ولتاژ بر چرخش استفاده نمایید. بر خلاف یک ترانسفورماتور معمولی که دارای سیم پیچ اولیه و ثانویه است، اتوترانسفورماتورها هیچ جداسازی بین ولتاژ ورودی و خروجی ندارند. همچنین اتو ترانسفورماتورها برای تامین ولتاژ بالا به کار می روند که در سیستم جرغه اتومبیل ها و لامپ پرتوی کاتودی در تلویزیون و مانیتورها استفاده می شوند.

نکات ضروری ترانسفورماتور قدرت

ترانسفورماتورها به طور کلی بسیار قابل اطمینان هستند و کارایی بالایی تحت کارکرد در شرایط نرمال و معمول دارند و به طور معمول بخشی از انرژی به صورت دما هدر می روند. در بین تجهیزات الکتریکی آن دسته که دارای قدرت بیشتری هستند کمترین میزان ایمنی را دارند به همین خاطر ترانسفورماتورهای قدرت به خصوص آن هایی که دارای ولتاژ بالایی هستند نسبت به سایر انواع ترانسفورماتورها بیشتر در معرض خراب شدن و آسیب دیدن قرار دارند. فوق گرمایش الکتریکی چه بر اساس خطای داخلی باشد یا اضافه بار، می تواند منجر به آسیب های خطرناک و حتی در برخی مواقع ذوب شدن ترانسفورماتور شود. به همین خاطر این ترانسفورماتور ممکن است متناسب با فیوز یا کات اوت دمای آن تنظیم گردد. اگر زمانی این دستگاه آسیب دیده و نتواند عملکرد درست خود را ادامه دهد در واقع این اتفاق ناشی از مدار الکتریکی اتصال بازی است که در سیم پیچ ثانویه رخ می دهد. در بیشتر مواقع تعمیر و تعویض فیوز دشوار است چرا که این فیوز در درون سیم پیچ قرار می گیرد. تنها راه درست و عاقلانه این است که در صورتی که ترانسفورماتور دچار اضافه بار زیاد در گذر زمان شود ترانسفورماتور را به طور کامل تعویض کنید.

سوالات رایج پیرامون ترانسفورماتور قدرت

1. ترانسفورماتور قدرت چیست؟ این دستگاه عملکرد و ساختاری همانند ترانسفورماتور توزیع دارد و تنها تفاوت آن این است که ولتاژ و جریان های بزرگتری را انتقال می دهد.
2. مزایای استفاده از ترانسفورماتور قدرت چه مواردی است؟ با استفاده از این دستگاه تلفات اهمی و مقاومت الکتریکی در سیستم کاهش یافته و از طرفی سطح مقطع رسانای الکتریکی کاهش یافته و با بهبود وضعیت تنظیم ولتاژ، هزینه های کل سیستم کاهش می یابد.
3. لغزانه یا تپ در ترانسفورماتور قدرت چه کاربردی دارد؟ برای اینکه بتوان ولتاژهای خروجی از ترانسفورماتور قدرت را تنظیم و تغییر دارد از این تپ ها یا لغزانه ها استفاده می شود که با تپ چنجر تنظیم می شوند.
4. چطور می توان کارایی ترانسفورماتور قدرت را افزایش داد؟ برای این کار در طراحی ترانسفورماتور هسته مبدل به صورت سیم پیچ هایی لایه ای که بر روی هم قرار می گیرند، به عبارت دقیق تر لایه های مربوط به سیم پیچ اولیه ابتدا دور هسته پیچیده می شود و سپس لایه های سیم پیچ ثانویه و این مساله به همین ترتیب ادامه می یابد.
5. اتو ترانسفورماتور چه تعداد سیم پیچ دارد؟ اتو ترانسفورماتور تنها با یک سیم پیچ ساخته می شود و یکی از انواع ترانسفورماتورهای قدرت به حساب می آید.