ترانس یا مبدل به دستگاه هایی گفته می‌شود که توانایی تبدیل یک مقدار به مقدار دیگر را داشته باشد؛ ترانس ها قابلیت تبدیل جریان با انرژی کم و ولتاژ بالا به جریان با انرژی بالا و ولتاژ کم را دارند، یعنی با ورودی بسیار کم، بیشترین بازدهی را دارند. برای بررسی بیشتر تا پایان مقاله با فرنام الکتریک همراه باشید.
ترانس چیست؟
ترانس ها از سیم پیچ ها متعددی تشکیل شده اند که به دو دسته‌ی سیم پیچ های اصلی و فرعی تقسیم میشوند.
نکته حائز اهمیت این است که اگر سیم پیچ ها را کنار یکدیگر قرار دهید و مقدار جریان ثابت و یا متغیری از آنها عبور کند، این قابلیت وجود دارد که جریان به سیم پیچ های کناری آنها القا شود.
در رابطه با عملکرد درست مبدل ها باید گفت بین سیم پیچ ها هیچگونه ارتباط الکتریکی نباید وجود داشته باشد، به این دلیل که با وجود میدان مغناطیسی که ایجاد می‌شود جریان بین سیم پیچ ها به طور کامل انتقال پیدا میکند.
اجزاء ترانس چیست؟
یک ترانسفورماتور تشکیل شده است از:
- بدنه ترانسفورماتور که شامل درب، سینی و شاسی می شود.
- سیم پیچ های اولیه و ثانویه
- هسته ی ترانس
- پلیت یا صفحه پلیت
- پلاک راهنما یا اتیکت مشخصات
- چراغ سینال
- فیوز فشارضعیف
- سیم لاکی
- مقاومت ها
- دیود، خازن، ترانزیستور، آی سی
- رله
- کیت الکترونیکی فشارضعیف
- پتانسیومتر
- روغن
- سیستم تهویه هوای داخل
- برق گیر
کاربرد های مختلف ترانسفورماتور
در ادامه پاسخ به سوال ترانسفورماتور چیست و چگونه کار میکند و همچنین ترانسفورمر چیست و به بیان کاربردهای مختلف ترانسفور (وظیفه ترانس برق) میپردازیم. با ما همراه باشید تا پاسخ سوال ترانسفور چیست و چگونه کار میکند را بیابید!
کاربرد ترانسفورماتور در شبکه قدرت
امروزه شاهد استفاده از ترانسفورماتور در بسیاری از صنایعی هستیم که به برق مربوط میشوند. مهمترین کاربرد ترانسفورماتور در شبکه برق کاهش ولتاژ در سمت مصرف کننده جریان و از طرفی افزایش ولتاژ در سمت تولید کننده است. این کاهش و افزایش ولتاژ در شبکه باعث می‌شود تا اتلاف بر اثر انتقال انرژی از تولید کننده به مصرف کننده به حداقل برسد. در تمامی دستگاه هایی که مصرف کننده انرژی الکتریکی هستند و در آنها کاهش و یا افزایش ولتاژ باید رخ دهد، استفاده از ترانسفورماتور لازم و ضروری است.
به منظور این هدف از ترانسفورماتور سه فاز استفاده می‌شود. ناگفته نماند که کاربرد ترانسفورماتور فقط به شبکه قدرت محدود نمیشود، به منظور ایزولاسیون الکتریکی در تجهیزات الکتریکی برای نقش حفاظتی از ترانسفور ایزولاسیون استفاده می‌شود.
کاربرد ترانسفورماتور در صنعت
یکی دیگر از پاسخ‌هایی که میتوان به سؤال کار ترانس چیست، داد کاربرد آن در صنعت است. انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاه پس از انتقال به مصرف کننده به اشکال مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. دستگاه‌هایی که مصرف کننده انرژی الکتریکی تولید شده هستند، به نحوی طراحی شده‌اند که برق تولیدی نیروگاه را به همان شکل و سطح ولتاژی که هست و هنگام دریافت داشته، آن را مصرف کنند. اما در برخی موارد و بعضی از کاربردها لازم است تا برای مصرف سطح ولتاژ تغییر پیدا کند.
برای این منظور میتوان ترانسفورماتور معمولی جوشکاری را مثال زد که به منظور ایجاد جریان بالا در خروجی، باید سطح ولتاژ را کاهش دهد. لازم به ذکر است که در برخی موارد هدف از استفاده فقط جنبه ایزولاسیون الکتریکی به منظور حفاظت را دارد که در این موارد از ترانسفورماتور یک به یک استفاده می‌شود.
کاربرد ترانسفورماتور در الکترونیک قدرت
تا این قسمت از مقاله به طور کلی با ترانسفور چیست و چگونه کار میکند آشنا شدید، یکی دیگر از کاربردهای ترانسفور در الکترونیک قدرت است. مواردی که در بالا اشاره کردیم کاربردهایی هستند که در آنها از ترانسفورماتور با فرکانس برق شهر استفاده می‌شود. اما امروزه با پیشرفت الکترونیک قدرت استفاده از ترانسفورماتورهایی که فرکانس بالا دارند، رایج شده است.
در مبدل‌هایی که قدرت ولتاژ خروجی آنها ایزوله شده است از ترانسفورماتور استفاده می‌شود. در این نوع مبدل ابتدا برق AC شهر به DC تبدیل می‌شود. بعد از آن در فرکانس بالا با استفاده از سوئیچینگ برق AC با فرکانس بالا تولید شده. بعد از آن از یک ترانسفورماتوری که فرکانس بالایی دارد به منظور کاهش و یا افزایش ولتاژ و همچنین به منظور ایجاد ایزولاسیون استفاده می‌شود. ترانسفورماتور فرکانس بالا در مقایسه با ترانسفورماتور برق شهر ابعاد کوچک‌تری دارد و در هسته آن به‌جای آهن از فریت استفاده شده است.
انواع تلفات ترانس ها
تلفات ترانس ها به طور کلی به دو دسته تقسیم میشوند؛ دسته اول تلفات مسی نامیده می‌شود و دسته دوم به عنوان تلفات هسته شناخته میشوند.
تلفات مسی
این نوع تلفات در سیم پیچ های اولیه و ثانویه مبدل ها اتفاق می‌افتد و مشکلاتی به همراه دارد.
تلفات هسته
این نوع تلفات خود به دو دسته تقسیم میشوند که عبارت اند از: تلفات گردابی و تلفات هیسترزیس.
زمانی که یک سیم پیچ دارای هسته ای از جنس آهن است، جریان متناوب به وجود آمده در سیم پیچ باعث ایجاد یک ولتاژ در هسته آن می‌شود که به آن تلفات گردابی می‌گویند.
عبور یک جهتِ ولتاژ مغناطیسی از هسته باعث به وجود آمدن خاصیت آهن ربایی در هسته می‌شود؛ هر بار که انرژی از ترانس عبور میکند، مقداری از آن صرف از بین بردن خاصیت آهن ربایی می‌شود که تلف شدن انرژی را به دنبال دارد و به آن تلفات هیسترزیس می‌گویند.
انواع ترانسفورماتور
ترانس کلیدی
ترانس کلیدی که به آنها اصطلاحا ترانس سوئیچینگ هم می‌گویند؛ یکی از جدیدترین نوع ترانس است. به طور کلی در مدارهای الکتریکی که منابع تغذیه دارند از ترانس کلیدی استفاده می‌شود.
ترانس های کلیدی نسبت به نوع معمولی شان ابعاد کوچک تری دارند که همین اختلاف باعث محبوبیت آنها شده و تبدیل به یکی از ویژگی های آنها شده است.
ترانس رادیویی
مبدل رادیویی به دو دسته Rf و If تقسیم میشوند که به عنوان تقویت کننده رادیویی و تلویزیونی شناخته میشوند.
ترانس ولتاژ
یکی دیگر از انواع ترانسفورماتورها، ترانس ولتاژ است که هدف اصلی این ترانس این است که یک نمونه از ولتاژ سیستم قدرت را در دستگاه های قابل اندازه گیری فراهم کند.
ترانس جریان
از این ترانس در برق به دلیل بالا بودن ولتاژ در انتقال استفاده می‌شود. هدف اصلی این مبدل اندازه گیری دقیق جریان است و جریان های بالا را به جریان های قابل اندازه‌گیری تبدیل میکند.
چگونه ترانس ها را انتخاب کنید؟
- 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 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، معمولاً به راحتی در دسترس نیستند، درحالی که ترانس های تک فاز معمولاً در بازار یافت می شوند. سه ترانس تک فاز را میتوان به صورت اتصال دلتای سیم پیچ اولیه یا به صورت اتصال وای (wye) یا دلتا سیم پیچ ثانویه به کار برد، چرا که این کار منجر به ولتاژ ثانویه ناپایدار خواهد شد. ظرفیت سه فاز معادل، زمانی که سه ترانس تک فاز به درستی متصل شده باشد، میزان آن سه برابر ترانس تک فازه است. برای مثال، سه ترانس تک فاز 10KVA با بار ترانس سه فاز 30KVA مطابق خواهد بود.
آیا یک ترانس از حالت سه فاز به تک فاز تغییر می کند؟
یک ترانس برای تغییراز حالت سه فاز به تک فاز، همانند یک دستگاه تغییر فاز عمل نخواهد کرد. 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.