ترانسفورماتور
ترانسفرماتور را میشود یکی از کلیدی ترین عناصر قدرت و شبکه انتقال دانست، در حال حاضر با ترانسفورمر ها میشود برق را از مکانی که تولید میشود به دورترین نقاط کشور با کمترین درصد تلفات انتقال داد و حتی در مسیر انتقال به روستا ها و مناطقی که جمعیت کمی دارند و یا پرجمعیت هستند با ترانس دیگری برق رسانی میشود.
ترانسفورماتور چیست ؟
ترانسفورماتور یا خیلیها با نام ترانس آن را میشناسن یک قطعه ای هست که از دو سیم پیچ تشکیل شده که معمولا این سیم ها روی هسته فلزی که جنس های مختلفی داره پیچیده میشه .
ترانسفورماتور در حال حاضر در داخل کشور تولید میشود و تولید کنندگان عمدتا این محصول ایران ترانسفو، کارخانجات فاراتل، خزر ترانسفورمر، راسیکو و کالای گنجینه ایران فرد می باشد که مجموعاً بیش از ۶۰% تولیدات کشور را در دست دارند.
علاوه بر تولید ترانس در داخل کشور آمار اداره گمرکات کشور نشون میده که در سال های ۶۳ تا ۶۷ مقادیر زیادی ترانسفورمر تقویت وارد بازار ایران گردیده است.
یکی از کارایی های بسیار مهم ترانسفورماتورها کاهش جریان در خطوط انتقال انرژی الکتریکی است. دلایل استفاده از ترانسفورماتور در ابتدای خطوط انتقال این است که همه هادی های الکتریکی دارای مقدار مشخصی مقاومت الکتریکی هستند، این مقاومت قابلیت این را دارد که موجب اتلاف انرژی در طول مسیر انتقال انرژی الکتریکی شود. میزان هدر رفت در یک هادی با مجذور جریان عبوری از هادی رابطه مستقیم دارد و به همین دلیل با کاهش جریان میتوان تلفات را به شدت کاهش داد. با افزایش مقدار ولتاژ در مسیر انتقال به همان نسبت جریان خطوط کاهش می‌یابد و به این ترتیب هزینه‌های انتقال انرژی نیز کاهش می‌یابد، اما با نزدیک شدن خطوط انتقال به مراکز مصرف برای بیشتر شدن ایمنی ولتاژ خطوط در چند مرحله و باز به وسیله ترانسفورماتورها کاهش می‌یابد تا به میزان استاندارد مصرف برسد. به همین دلیل بدون استفاده از ترانسفورماتورها نمیشود از منابع دوردست انرژی استفاده کرد.
ساختمان ترانس ها:
بطور کلی یک ترانس از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:
1- هسته
هسته ترانس ها از ورقه های مغناطیسی (دیناموبلش) یا فریت درست میشود که برای هدایت فوران و نگه داشتن سیم پیچ ها استفاده میشود. هسته ترانسوفرماتور باید دارای هدایت مغناطیسی خوب و هدایت الکتریکی ضعیف باشد. به منظور کاهش تلفات هیسترزیس به هسته ترانس مقداری سیلیسیم اضافه میکنند و به منظور کاهش تلفات فوکو هسته ترانس را بصورت ورقه ای میسازند.
2- سیم پیچ
در ترانس تکفاز دو سیم پیچ از جنس مس یا آلومینیوم به صورت لاکی وجود دارد که سیم پیچ اولیه و ثانویه نامیده میشوند. سیم پیچی که به ولتاژ بیشتر وصل میشود را سیم پیچ فشار قوی و سیم پیچی کهه ولتاژ کمتری دارد را سیم پبچ فشار ضعیف مینامند که برروی هسته پیچیده میشوند. سیم پیچ ترانس های کوچک را برروی قرقره میپیچند که جنس هسته در این موارد ترموپلاست یا پلاستیک خشک است. در ترانسفورماتورهای قدرت، سه نوع سیم پیچی مورد استفاده قرار میگیرد: لایه ای، حلزونی و دیسکی.
انواع ترانسفورماتور
ساخت انواع متفاوت ترانسفورماتورها به منظور رفع اهداف استفاده از آن‌ها در کاربردها مختلف می‌باشد. در این میان برخی از انواع ترانسفورماتورها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که میتوان به نمونه‌ها زیر اشاره کرد
- ترانس تطبیق امپدانس
- ترانس ولتاژ
- ترانس جریان
- ترانس هستهٔ هوایی
- رآکتور اشباع
- ترانس با اتصال مثلث باز (V-V) و ترانس Scott-T (اتصال اسکات)
- ترانس تفاضلی متغیر خطی
انواع اتصالات ترانس
در ترانس های تک فاز دو اتصال داریم، منظور از واژه (اتصال) بیشتر برای ترانس های سه فاز معنا پیدا می کند و هر اتصال نیز از مزایا و معایبی دارد اما بصورت کلی موارد زیر را مد نظر داشته باشید؛
اتصل ستاره در ترانس سه فاز در قسمتی قرار می گیرد که ولتاژ بالاتری داریم علت آن هم قرار گرفتن دو سیم پیچ در نزدیکی ولتاژ می باشد که نسبت به حالتی که یک سیم پیچ تنها در مقابل ولتاژ قرار بگیرید حالت عایقی مناسب تری خواهیم داشت و فشار کمتری به سیم پیچ ها وارد می شود.
اتصال مثلث نیز در سمت فشار ضعیف(ولتاژ کمتر) قرار می گیرد چون در سمتی که ولتاژ کمتر است حتما جریان از قسمت دیگری بیشتر است و به دلیل ذات این اتصال شاهد تقسیم جریان ها خواهیم بود و جریان کمتری بروی هر سیم پیچ قرار خواهد شد.
قطعات و اجزاء تشکیل دهنده یک ترانسفورمر
هر دستگاه ترانسفورمر از قسمتهای زیر تشکیل گردیده است.
- بدنه شامل کنه – درب – سینی – شاسی
- سیم پیچ ها
- هسته
- صفحه پلیت
- پلاک راهنما
- لامپ سینال
- فیوز(فشار ضعیف)
- کیت الکترونیکی(فشار ضعیف)
- پیچ و مهره و پرچ
- سیم لاکی
- رله
- مقاومت – دیود – آی سی – خازن – ترانزیستور
- پتانسیوتر
- روغن ترانس
- بوشینگ
- مخزن روغن
- سیستم تهویه(فشار قوی)
- برق گیر
کاربرد ترانس
ترانسفورماتور ها به صورت بسیار گسترده ای در مدارهای وسایل الکترونیکی و مدارهاو دستگاه های خودکار یا اتوماتیک و راه اندازی موتورهای الکتریکی و تطبیق ولتاژ مورد نیاز جهت تغذیه مصرف کننده هایی از قبیل یکسو سازها و مبدل های جریان دائم به جریان متناوب، شارژ کننده های باطری و ایجاد دستگاههای چندین فازه از دستگاههای دو فازه و سه فازه و در ارتباطات به منظور تطبیق امپدانس و همچنین در سیستم های قدرت به منظور بالا بردن ولتاژ برای انتقال اقتصادی قدرت یعنی پایین آوردن ولتاژ به مقادیر مورد نیاز بکار می رود.
همچنین ترانسفورماتور یک وسیله بسیار مهم در مدارهای اندازه گیری الکتریکی و در مدار های جوشکاری و کوره های الکتریکی است. بعنوان یک مجزا کننده مدار با ولتاژ زیاد از مدارهای با ولتاژ پایین و حذف کننده مولدهای مستقیم جریان در یک مدار دستگاه انرژی نیز بکار می رود .
مزایا و معایب استفاده از ترانسفورماتور
از مزایای آن میشود به کنترل و تثبیت ولتاژ انتقالی، نداشتن نیاز به زمان آماده سازی برای شروع به کار، دارای کارایی های خیلی زیاد و نیاز به نگهداری کم و همچنین هزینه های کم اشاره کرد، امکان برقراری ایزولاسیون با اتصال به زمین و همچنین ترانسفورماتور به صورت ایستاست و حرکتی ندارد. از معایب آن میشود به هدر رفت جریان به دلیل استفاده از هسته آهنی و همچنین از آنجایی که حرارت زیادی تولید می نماید نیازمند خنک سازی است که این کار منجر به توقف جریان خواهد شد، اشاره کرد.
آیا یک ترانسفورماتور تک فاز را می توان در منبع سه فاز مورد استفاده قرار داد؟
بله. هر ترانسفورماتور تک فاز می تواند با متصل شدن به رابط اصلی به هر دو سیم یک سیستم سه فاز، در یک منبع سه فاز استفاده میشود، صرف نظر از اینکه منبع، 3 سیم سه فاز و یا 4 سیم سه فاز باشد. خروجی ترانس، تک فاز خواهد بود.
مبنای انتخاب ترانس؟
- ولتاژ اصلی و فرکانس ترانس را مشخص کنید.
- ولتاژ ثانویه مورد نیاز را مشخص کنید.
- ظرفیت مورد نیاز در ولت-آمپر را مشخص کنید. این کار با ضرب جریان بار (آمپر) در ولتاژ بار (ولت) برای تک فاز انجام می شود؛ برای مثال اگر بار، 40 آمپر باشد (مثل یک موتور) و ولتاژ ثانویه 240 ولت باشد، بنابراین 240×40 برابر با 9600VA یا ترانس 10KVA (10 هزار ولت-آمپر) مورد نیاز است. “همیشه ترانسی را انتخاب کنید که بزرگتر از بار واقعی باشد.”؛ این کار برای ایمنی انجام می شود و انبساط را مجاز می شمارد؛ در صورتی که بار بیشتر در زمان بعدی اضافه می گردد. برای KVA سه فاز، میزان ولت ضربدر بار آمپر ضربدر 1.73 (ریشه ی دوم عدد 3) و سپس جواب تقسیم بر 1000 می شود.
- مشخص کنید که آیا لرزاننده نیاز است. لرزاننده ها معمولا برای ترانس های خیلی بزرگتر تعریف می شوند.
- از نمودارهای انتخابی در کاتالوگ Acme استفاده کنید.
آیا می توان از ترانس تک فاز برای کاربردهای سه فاز استفاده کرد؟
بله. ترانسفورماتور های سه فاز، قالبا به راحتی در دسترس نیستند، درحالی که ترانس های تک فاز معمولا در بازار یافت می شوند. سه ترانس تک فاز را میتوان به صورت اتصال دلتای سیم پیچ اولیه یا به صورت اتصال وای یا دلتا سیم پیچ ثانویه به کار برد، چرا که این کار باعث میشود ولتاژ ثانویه ناپایدار باشد. ظرفیت سه فاز معادل، زمانی که سه ترانس تک فاز به درستی متصل شده باشد، میزان آن سه برابر ترانس تک فازه است.
آیا یک ترانس از حالت سه فاز به تک فاز تغییر می کند؟
یک ترانس برای تغییراز حالت سه فاز به تک فاز، مثل یک دستگاه تغییر فاز عمل نمیکند. هیچ راهی وجود ندارد که یک ترانس، سه فاز را وارد کرده و تک فاز را خارج کند در حالیکه بار متعادل را به سیستم تأمین سه فازی ارائه می کند. با این حال، مدارهایی برای تغییر سه فاز به دو فاز یا بالعکس، با استفاده از ترانس های دوگانه استاندارد وجود دارند.
از مقاله انرژی های تجدید پذیر در سایت ما دیدن کنید.
منابع: