کاربرد ترانسفورماتور در انتقال انرژی برق

ترانسفورماتور دستگاه استاتيكي ( ساكن ) است  كه قدرت الكتريكي ثابتي را از يك مدار به مدار ديگر با همان فركانس انتقال مي دهد . ولتاژ در مدار دوم مي تواند بيشتر يا كمتر از مدار اول بشود، در صورتيكه جريان مدار دوم كاهش يا افزايش مي يابد.

بطور كلي سيم پيچ كه به منبع ولتاژ متناوب متصل مي گردد را سيم پيچ اوليه يا اصطلاحاً «طرف اول » و سيم پيچي كه اين انرژي را به مصرف كننده منتقل مي كند ، سيم پيچ ثانويه « طرف دوم » مي نامند .

حال مي توان بطور كلي مطالب فوق را بصورت زير جمع بندي نمود: 

بنا به تعريف ترانسفورماتور وسيله ايست كه :

1- قدرت الكتريكي را از يك مدار به مدار ديگر انتقال مي دهد. بدون آنكه بين دو مدار ارتباط الكتريكي وجود داشته باشد.

2-در فركانس مدار هيچگونه تغييري ايجاد نمي نمايد.

3- اين تبديل بوسيله القاء الكترومغناطيسي صورت مي گيرد.

4- در صورتيكه مدار اوليه و مدار ثانويه بسته باشند ، اين عمل بصورت القاي متقابل و نفوذ در يكديگر صورت مي گيرد.

ساختمان ترانسفورماتور : 

اجزاي يك ترانسفورماتور ساده عبارتند از :

1-دو سيم پيچ كه داراي مقاومت اهمي و سلفي مي باشند.

2-يك هسته مغناطيسي .

3-قسمتهاي ديگري كه اصولاً مورد لزوم مي باشند عبارتند از :

الف : يك جعبه براي قرار دادن سيم پيچ ها و هسته در داخل آن 

ب : سيستم تهويه كه معمولاً در ترانسفورماتورهاي با قدرت زياد، علاوه بر سيستم تهويه مي يابد مخزن روغن نيز براي خنك كردن بهتر كار گرفته شود.

ج : ترمينالهايي كه بايد سرهاي اوليه و ثانويه روي آنها نصب شود. 

خصوصيات هسته مغناطيسي : 

در تمام انواع ترانسفورماتورها هسته از ورقه هاي ترانسفورماتور ( ورقه هاي دينامو ) ساخته مي شود كه مسير عبور فوران مغاطيسي را با حداقل فاصله هوايي ايجاد نمايد و جنس آن از آلياژ فولاد مي باشد كه مقداري سيليس به آن اضافه گرديده است.

با فعل و انفعالاتي كه در متالوژي بر روي اين نوع فولاد انجام مي شود وعمليات حرارتي كه صورت مي گيرد سبب مي شود كه پر مي ابليته ( قابليت هدايت مغناطيسي ) هسته بالا رفته و به عبارت ديگر تلفات هيستر زيس كاهش مي يابد و بطور كلي مقاومت مغناطيسي كوچك مي گردد.

از طرف ديگر براي كاهش تلفات ناشي ازجريان گردابي فوكو هسته ترانسفورماتورها را به صورت ورقه مي سازند و اصولاً يك طرف اين ورقه ها را با ماده اي كه بتواند فوران مغناطيسي را عبور دهد ولي عايق جريان الكتريكي باشد، مي پوشانند و بنابراين اين ورقه ها بايد به ترتيبي چيده مي شوند كه از يكديگر عايق الكتريكي باشند.

معمولاً ضخامت ورقه هاي هسته ترانسورماتورها در فركانس 50 تا 25 بين 35/0تا 50/0 ميليمتر مي باشد.

اين ورقه ها پهلوي هم قرار مي گيرند. و اصولاً مقدار آن محاسبه مي گردد. همانطوريكه در اين شكل مشاهده مي شود ، با قرار گرفتن ورقه ها بر روي يكديگر بين آنها فاصله هوايي بوجود مي آيد و در نتيجه در سطح مقطع هسته هميشه يك شكاف وجود دارد كه اجتناب ناپذير است .

انواع هسته هاي ترانسفورماتور 

ساختمان هسته ترانسفورماتورهاي معمولي بدو صورت كلي ساختهمي شوند.

الف : هسته نوع معمولي 

ب : هسته نوع زرهي 

البته ترانسفورماتور با هسته هاي حلزوني يا مارپيچ هم ساخته مي شود، ولي قسمت عمده را در صنعت تشكيل نمي دهد.

از نظر فيزيكي در ترانسفورماتور با هسته معمولي سيم پيچي اوليه و ثانويه در دو طرف بازوهاي هسته و بصورت مجزا پيچيده مي شوند. در حاليكه در نوع زرهي كه كاربرد بيشتري هم دارد ، اين سيم بندي بر روي قسمت وسط ( اوليه و ثانويه ) روي هم پيچيده مي شوند . و از نظر اقتصادي راندمان كار بيشتر دارد و ارزان تر تمام مي شود . به شكل (4) توجه كنيد.

در قسمت ( الف ) و ( ب ) دياگرام فوران در هر دو نوع هسته مشخص شده است . در قسمت ( الف ) دياگرام بسيار ساده ترانسفورماتور با هسته نوع معمولي و وضعيت سيم بندي اوليه و ثانويه و جهت مخالف فوران در دو بازوي هسته كاملاً مشخص شده است.

ولي بايد توجه داشت كه مقداري فوران بصورت فوران پراكندگي نيز وجود دارد كه سبب كاهش فوران از مقدار اصلي شده و به آن نشد مغناطيس مي گويند.

كاربرد ترانسفورماتورها در انتقال انرژي برق