ترانس برق | لیست قیمت ترانسفورماتور | خرید فروش ترانسفورماتور مشخصات

ترانسفورماتور

هرآنچه درباره ترانسفورماتور ها باید بدانید:

در ادامه در عنوان های زیر شرح داده خواهد شد.

1. مبانی ترانسفورماتور
   2. ساخت ترانسفورماتور
   3. بارگیری ترانسفورماتور
   4. ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ
   5- Autotransformer
   6. ترانسفورماتور فعلی
   7. ترانسفورماتور سه فاز
   8. ترانسفورماتور صوتی

مبانی ترانسفورماتور:
ترانسفورماتورها دستگاههای الکتریکی متشکل از دو یا چند سیم پیچ سیم هستند که برای انتقال انرژی الکتریکی با استفاده از یک میدان مغناطیسی در حال تغییر استفاده می شوند.

یكی از اصلی ترین دلایلی كه ما از ولتاژ و جریانهای متناوب AC در خانه ها و محل كار خود استفاده می كنیم این است كه منابع AC می توانند به راحتی با ولتاژ مناسب تولید شوند ، (از این رو ترانسفورماتور نام) به ولتاژهای بسیار بالاتر تبدیل شده و سپس با استفاده از a در سراسر كشور توزیع می شوند. شبکه ملیون از تابلوها و کابل ها در مسافت های بسیار طولانی.

دلیل تبدیل ولتاژ به سطح بسیار بالاتر این است که ولتاژهای توزیع بالاتر به معنای جریان پایین تر برای همان قدرت و در نتیجه کاهش تلفات I2 * R در طول شبکه کابل ها است. این ولتاژها و جریانهای انتقال AC بالاتر می توانند از این طریق به سطح ولتاژ بسیار پایین تر ، ایمن تر و قابل استفاده ای کاهش یابند که در آنجا می توان از آن برای تهیه تجهیزات الکتریکی در خانه ها و محل های کار استفاده کرد و همه اینها به لطف ترانسفورماتور ولتاژ اولیه امکان پذیر است.

ترانسفورماتور ولتاژ را می توان به عنوان یک جزء برقی به جای یک جزء الکترونیکی فکر کرد. یک ترانسفورماتور اساساً یک دستگاه الکتریکی منفعل الکترو مغناطیسی استاتیک (یا ثابت) استاتیک (یا ثابت) است که با تبدیل انرژی الکتریکی از یک مقدار به ارزش دیگر ، بر اساس اصل القای القاعده فارادی کار می کند.

ترانسفورماتور ولتاژ معمولی

ترانسفورماتور این کار را با اتصال دو یا چند مدار الکتریکی با استفاده از یک مدار مغناطیسی نوسان کننده مشترک که توسط خود ترانسفورماتور تولید می شود انجام می دهد. ترانسفورماتور بر روی اصول "القاء الکترومغناطیسی" ، به صورت القایی متقابل کار می کند.

القایی متقابل فرایندی است که توسط آن سیم پیچ سیم به صورت مغناطیسی ولتاژ را به سیم پیچ دیگری که در نزدیکی آن قرار دارد ، القا می کند. سپس می توان گفت که ترانسفورماتورها در "حوزه مغناطیسی" کار می کنند ، و ترانسفورماتورها نام خود را از این واقعیت که "یک ولتاژ یا سطح جریان را به دیگری تبدیل می کنند" می گیرند.

ترانسفورماتورها قادر به افزایش یا کاهش ولتاژ و سطح جریان تأمین انرژی خود هستند ، بدون تغییر در فرکانس آن ، یا مقدار توان الکتریکی که از یک سیم پیچ به سیم دیگر از طریق مدار مغناطیسی منتقل می شوند.

یک ترانسفورماتور ولتاژ تک فاز در اصل از دو سیم سیم برق تشکیل شده است ، یکی به نام "سیم پیچ اولیه" و دیگری به نام "سیم پیچ ثانویه". برای این آموزش ، "اصلی" ترانسفورماتور را به عنوان ضلعی که معمولاً قدرت مصرف می کند ، تعریف می کنیم و "ثانویه" را به عنوان طرفی که معمولاً نیرو را تحویل می گیرد ، تعریف می کنیم. در ترانسفورماتور ولتاژ تک فاز اصلی معمولاً طرف ولتاژ بالاتر است.

این دو سیم پیچ با یکدیگر در تماس الکتریکی نیستند بلکه در عوض در اطراف مدار آهن مغناطیسی بسته به نام "هسته" پیچیده شده اند. این هسته آهنی نرم ، جامد نیست اما از لایه های جداگانه ای به هم متصل شده است تا به کاهش تلفات هسته کمک کند.

دو سیم پیچ سیم پیچ الکتریکی از یکدیگر جدا شده اند ، اما از طریق هسته مشترک مغناطیسی در ارتباط هستند که اجازه می دهد برق از یک سیم پیچ به دیگری منتقل شود. هنگامی که یک جریان الکتریکی از سیم پیچ اصلی عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که همانطور که نشان داده می شود ، یک ولتاژ را به سیم پیچ ثانویه القا می کند.

ترانسفورماتور ولتاژ تک فاز

به عبارت دیگر ، برای ترانسفورماتور هیچ ارتباط الکتریکی مستقیمی بین دو سیم پیچ سیم پیچ وجود ندارد ، از این رو نام آن را به عنوان یک ترانسفورماتور جداسازی جدا می کند. بطور کلی سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور به منبع ولتاژ ورودی متصل شده و انرژی الکتریکی را به یک میدان مغناطیسی تبدیل یا تبدیل می کند. در حالی که کار سیم پیچ ثانویه تبدیل این میدان مغناطیسی متناوب به برق است که ولتاژ خروجی مورد نیاز را تولید می کند همانطور که نشان داده شده است.

ساخت ترانسفورماتور (تک فاز):

جایی که:
   VP - ولتاژ اولیه است
   VS - ولتاژ ثانویه است
   NP - تعداد سیم پیچ های اولیه است
   NS - تعداد سیم پیچ های ثانویه است
   Φ (phi) - ارتباط Flux است

توجه کنید که دو سیم پیچ سیم پیچ برقی نیستند بلکه فقط از نظر مغناطیسی به هم وصل می شوند. ترانسفورماتور تک فاز می تواند برای افزایش یا کاهش ولتاژ اعمال شده در سیم پیچ اصلی کار کند. هنگامی که از ترانسفورماتور برای "افزایش" ولتاژ در سیم پیچ ثانویه خود با توجه به اولیه استفاده می شود ، به ترانسفورماتور Step-up گفته می شود. هنگامی که از آن برای "کاهش" ولتاژ سیم پیچ ثانویه با توجه به اولیه استفاده می شود ، ترانسفورماتور گام به پایین نامیده می شود.

با این حال ، شرط سوم وجود دارد که در آن ترانسفورماتور همان ولتاژ را در ثانویه خود تولید می کند که برای سیم پیچ اولیه آن اعمال می شود. به عبارت دیگر ، خروجی آن با توجه به ولتاژ ، جریان و توان انتقال یافته یکسان است. این نوع ترانسفورماتور "ترانسفورماتور امپدانس" نامیده می شود و بیشتر برای تطبیق امپدانس یا جداسازی مدارهای الکتریکی مجاور استفاده می شود.

اختلاف ولتاژ بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه با تغییر تعداد چرخش سیم پیچ در سیم پیچ اولیه (NP) در مقایسه با تعداد سیم پیچ های سیم پیچ ثانویه (NS) حاصل می شود.

از آنجا که ترانسفورماتور اساساً یک وسیله خطی است ، اکنون نسبت بین تعداد چرخش سیم پیچ اصلی تقسیم بر تعداد چرخش سیم پیچ ثانویه وجود دارد. این نسبت ، به نام نسبت تبدیل ، که معمولاً به عنوان "ترانسفورم" تبدیل می شود ، (TR) نامیده می شود. این مقدار نسبت چرخش عملکرد ترانسفورماتور و ولتاژ مربوطه موجود در سیم پیچ ثانویه را دیکته می کند.

لازم است از نسبت تعداد چرخش سیم در سیم پیچ اولیه در مقایسه با سیم پیچ ثانویه اطلاع داشته باشید. نسبت چرخش ، که هیچ واحدی ندارد ، دو سیم پیچ را به ترتیب مقایسه می کند و با یک روده بزرگ مانند 3: 1 (3 به 1) نوشته می شود. در این مثال بدین معنی است که اگر در ولتاژ اولیه 3 ولت وجود داشته باشد ، یک سیم پیچ بر روی سیم پیچ ثانویه ، 3 ولت به 1 ولت وجود خواهد داشت. سپس می توانیم ببینیم که اگر نسبت بین تعداد چرخش تغییر کند ، ولتاژهای حاصل نیز باید با همان نسبت تغییر کنند و این درست است.

ترانسفورماتورها درمورد "نسبت ها" هستند. نسبت اولیه به ثانویه ، نسبت ورودی به خروجی و نسبت چرخش هر ترانسفورماتور معین با نسبت ولتاژ آن برابر خواهد بود. به عبارت دیگر برای ترانسفورماتور: "نسبت نوبت = نسبت ولتاژ". تعداد واقعی چرخش سیم در هر سیم پیچ معمولاً مهم نیست ، فقط نسبت چرخش و این رابطه به این شرح است:

نسبت ترانسفورماتور:

با فرض یک ترانسفورماتور ایده آل و زاویه های فاز: ΦP ≡ ΦS

توجه داشته باشید که ترتیب اعداد هنگام بیان مقدار نسبت تبدیل به ترانسفورماتور بسیار مهم است زیرا نسبت چرخش 3: 1 ارتباط و ولتاژ خروجی ترانسفورماتور بسیار متفاوت از عددی را نشان می دهد که نسبت چرخش به شرح زیر است: 1: 3.

مبانی ترانسفورماتور مثال شماره 1
یک ترانسفورماتور ولتاژ در سیم پیچ اصلی خود دارای 1500 چرخش سیم و 500 سیم برای سیم پیچ ثانویه خود است. نسبت چرخش (TR) ترانسفورماتور چه خواهد بود.

این نسبت 3: 1 (3 به 1) به این معنی است که برای هر سیم پیچ ثانویه سه سیم پیچ اصلی وجود دارد. از آنجا که این نسبت از تعداد بیشتری در سمت چپ به یک عدد کوچکتر در سمت راست منتقل می شود ، بنابراین ولتاژ اولیه در مقدار پایین می رود همانطور که نشان داده شده است.

مبانی ترانسفورماتور مثال شماره 2:
اگر 240 ولت rms برای سیم پیچ اولیه همان ترانسفورماتور در بالا اعمال شود ، ثانویه ولتاژ بار حاصل نمی شود.

مجدداً تأیید کرد که ترانسفورماتور یک ترانسفورماتور "گام به پایین" است زیرا ولتاژ اولیه 240 ولت است و ولتاژ ثانویه مربوطه نیز در 80 ولت پایین تر است.

سپس هدف اصلی ترانسفورماتور تبدیل ولتاژ در نسبتهای از پیش تعیین شده است و می توانیم ببینیم سیم پیچ اولیه مقدار مشخصی یا تعداد سیم پیچ (سیم پیچ سیم) روی آن را متناسب با ولتاژ ورودی دارد. اگر ولتاژ خروجی ثانویه به همان مقدار ولتاژ ورودی در سیم پیچ اصلی باشد ، باید همان تعداد سیم پیچ را به هسته ثانویه پیچانده کنید زیرا در هسته اولیه وجود دارد و نسبت یکنواخت 1: 1 را نشان می دهد. (1-به-1). به عبارت دیگر ، یک سیم پیچ سیم پیچ ثانویه را به یک سیم پیچ اصلی روشن می کند.

اگر ولتاژ ثانویه خروجی از ولتاژ ورودی بیشتر یا بالاتر باشد ، (ترانسفورماتور پله ای) ، باید نوبت های بیشتری در ثانویه وجود داشته باشد که نسبت نوبت 1 را داشته باشد: N (1 تا N) ، جایی که N نشان دهنده تعداد نسبت نوبت. به همین ترتیب ، اگر نیاز باشد که ولتاژ ثانویه کمتر یا کمتر از اولیه باشد ، (ترانسفورماتور گام به پایین) ، پس از آن باید تعداد سیم پیچ های ثانویه کمتر باشد و نسبت نوبت آن N باشد: 1 (N-1) .

عمل ترانسفورماتور:
ما دیده ایم که تعداد سیم پیچ سیم پیچ ثانویه در مقایسه با سیم پیچ اولیه ، نسبت چرخش ، بر میزان ولتاژ موجود از سیم پیچ ثانویه تأثیر می گذارد. اما اگر این دو سیم پیچ الکتریکی از یکدیگر جدا باشند ، این ولتاژ ثانویه چگونه تولید می شود؟

قبلاً گفتیم که یک ترانسفورماتور اساساً از دو سیم پیچ تشکیل شده در اطراف یک هسته مشترک آهن نرم تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ متناوب (VP) بر روی سیم پیچ اولیه اعمال می شود ، جریان از طریق سیم پیچ جریان می یابد که به نوبه خود یک میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند ، به نام القایی متقابل ، توسط این جریان مطابق با قانون القاء الکترومغناطیسی Faraday. مقاومت میدان مغناطیسی با افزایش جریان جریان از صفر به حداکثر مقدار خود که به عنوان dΦ / dt داده می شود ، افزایش می یابد.

از آنجا که خطوط مغناطیسی نیرو تنظیم شده توسط این الکترومغناطوس به بیرون از سیم پیچ گسترش می یابد ، هسته آهن نرم مسیر را تشکیل می دهد و شار مغناطیسی را متمرکز می کند. این شار مغناطیسی نوسانات هر دو سیم پیچ را بهم متصل می کند که تحت تأثیر منبع تغذیه ، در جهت های مخالف افزایش و کاهش می یابد.

با این وجود ، قدرت میدان مغناطیسی ناشی از هسته آهن نرم بستگی به میزان جریان و تعداد چرخش سیم پیچ دارد. هنگامی که جریان کاهش می یابد ، قدرت میدان مغناطیسی کاهش می یابد.

هنگامی که خطوط مغناطیسی شار در اطراف هسته جریان می یابد ، آنها از چرخش سیم پیچ ثانویه عبور می کنند و باعث می شوند یک ولتاژ به سیم پیچ ثانویه القا شود. مقدار ولتاژ ناشی از آن توسط: N * dΦ / dt (قانون فارادی) تعیین می شود ، جایی که N تعداد چرخش سیم پیچ ها است. همچنین این ولتاژ القایی دارای همان فرکانس ولتاژ سیم پیچ اولیه است.

سپس می توانیم ببینیم که در هر چرخش سیم پیچ هر دو سیم پیچ یکسان است زیرا همان شار مغناطیسی نوبت هر دو سیم پیچ را به هم پیوند می دهد. در نتیجه ، کل ولتاژ ناشی از هر سیم پیچ به طور مستقیم با تعداد چرخش های آن سیم پیچ متناسب است. با این حال ، در صورت زیاد بودن تلفات مغناطیسی هسته ، دامنه اوج ولتاژ خروجی موجود در سیم پیچ ثانویه کاهش می یابد.

اگر بخواهیم سیم پیچ اولیه یک میدان مغناطیسی قوی تری تولید کند تا بتواند از تلفات مغناطیسی هسته عبور کند ، یا می توان جریان بیشتری را از طریق سیم پیچ ارسال کرد ، یا جریان همان جریان را حفظ کرد و در عوض تعداد چرخش های سیم پیچ (NP) را افزایش داد. سیم پیچی. محصول چرخش بارهای آمپر "چرخش آمپر" نام دارد که نیروی مغناطیسی سیم پیچ را تعیین می کند.

بنابراین با فرض اینکه ما یک ترانسفورماتور با یک چرخش در ابتدایی داریم و فقط یک چرخش در ثانویه. اگر یک ولت بر روی یک چرخش سیم پیچ اولیه اعمال شود ، با فرض هیچ ضرر ، جریان کافی باید جریان یابد و شار مغناطیسی کافی تولید شود تا در یک چرخش ثانویه یک ولت ایجاد کند. یعنی هر سیم پیچ از همان تعداد ولت در هر دور پشتیبانی می کند.

از آنجا که شار مغناطیسی سینوسی تغییر می کند ، Φ = Φmax sinωt ، پس رابطه اصلی بین emf ناشی از ، (E) در سیم پیچ سیم پیچ نوبت های N توسط داده شده است:

emf = نرخ x را تغییر می دهد

جایی که:
   frequency - فرکانس شار در هرتز ، = ω / 2π است
   Ν - تعداد سیم پیچ سیم پیچ است.
   Φ - مقدار شار در وبرز است

این به معادله ترانسفورمر EMF معروف است. برای سیم پیچ اولیه سیم ، N تعداد چرخش های اولیه خواهد بود ، (NP) و برای سیم پیچ ثانویه ، N تعداد چرخش های ثانویه ، (NS) خواهد بود.

همچنین توجه داشته باشید که از آنجا که ترانسفورماتورها برای کار صحیح به شار مغناطیسی متناوب نیاز دارند ، از این رو نمی توان از ترانسفورماتورها برای تبدیل یا تأمین ولتاژ یا جریان DC استفاده کرد ، زیرا میدان مغناطیسی برای القای ولتاژ در سیم پیچ ثانویه باید تغییر کند. به عبارت دیگر ، ترانسفورماتورها با ولتاژ DC ثابت حالت کار نمی کنند ، فقط ولتاژ متناوب یا پالس کننده هستند.

اگر سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور به منبع DC متصل شده باشد ، میزان واکنش متقابل سیم پیچ صفر خواهد بود زیرا DC فرکانس ندارد ، بنابراین مقاومت مقاومت سیم پیچ فقط از مقاومت مس استفاده شده بسیار کم و برابر خواهد بود. بنابراین سیم پیچ جریان بسیار بالایی را از منبع DC به وجود می آورد و باعث گرم شدن بیش از حد آن و در نهایت سوختن می شود ، زیرا همانطور که می دانیم I = V / R است.

مبانی ترانسفورماتور مثال شماره 3
ترانسفورماتور تک فاز دارای 480 چرخش سیم پیچ اصلی و 90 چرخش سیم پیچ ثانویه است. حداکثر مقدار چگالی شار مغناطیسی 1.1T است که 2200 ولت ، 50 هرتز برای سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور اعمال می شود. محاسبه:

الف) حداکثر شار در هسته.

ب) سطح مقطع هسته.

ج) emf ناشی از ثانویه.

برق در ترانسفورماتور:
یکی دیگر از پارامترهای مبانی ترانسفورماتور ، میزان توان آن است. امتیاز قدرت ترانسفورماتور با چند برابر کردن جریان با ولتاژ برای بدست آوردن امتیاز در ولت آمپر ، (VA) بدست می آید. ترانسفورماتورهای تک فاز کوچک ممکن است فقط در ولتاژ-آمپر ها رتبه بندی شوند ، اما ترانسفورماتورهای قدرت بسیار بزرگتر در واحدهای Kilo volt-amperes ، (kVA) که در آن 1 کیلو ولت-آمپر برابر با 1000 ولت آمپر و واحدهای Mega volt است ، رتبه بندی می شوند. -amperes ، (MVA) که در آن 1 مگا ولت آمپر برابر است با 1 میلیون ولت آمپر.

در یک ترانسفورماتور ایده آل (نادیده گرفتن هرگونه تلفات) ، قدرت موجود در سیم پیچ ثانویه برابر با قدرت در سیم پیچ اولیه خواهد بود ، آنها وسیله ای با ولتاژ ثابت هستند و تنها نسبت ولتاژ به جریان را تغییر نمی دهند. بنابراین ، در یک ترانسفورماتور ایده آل ، نسبت قدرت برابر است با یک (وحدت) به عنوان ولتاژ ، V ضرب شده با جریان ، من ثابت می مانم.

این است که انرژی الکتریکی در یک ولتاژ / جریان در سطح اصلی "تبدیل" به برق ، در همان فرکانس ، به همان ولتاژ / جریان در سمت ثانویه. اگرچه ترانسفورماتور می تواند ولتاژ پله ای (یا پائین آمیز) را افزایش دهد ، اما نمی تواند قدرت را افزایش دهد. بنابراین ، هنگامی که یک ترانسفورماتور یک ولتاژ را بالا می برد ، جریان را کاهش می دهد و برعکس ، به طوری که همیشه توان خروجی به همان مقدار از قدرت ورودی است. سپس می توان گفت قدرت اولیه برابر است با ثانویه ، (PP = PS).

برق در ترانسفورماتور:

جایی که: ΦP زاویه فاز اولیه و ΦS زاویه فاز ثانویه است.

توجه داشته باشید که از آنجا که از دست دادن نیرو متناسب با مربع جریان در حال انتقال است ، یعنی: I2R با افزایش ولتاژ ، بیایید بگوییم که با دو برابر شدن (2 پوند) ولتاژ می تواند جریان را با همان مقدار کاهش دهد ، (2 ÷) اگر مقدار ولتاژ با ضریب 10 افزایش یابد ، جریان با همان عدد کاهش می یابد و باعث کاهش تلفات کلی توسط ضریب 100 می شود.

مبانی ترانسفورماتور - راندمان:
یک ترانسفورماتور برای انتقال انرژی به هیچ قسمت متحرک نیازی ندارد. این بدان معناست که هیچ گونه اصطکاک و یا بادگرفتگی در ارتباط با سایر ماشین های الکتریکی وجود ندارد. با این حال ، ترانسفورماتورها از انواع دیگر تلفات به نام های "تلفات مس" و "تلفات آهن" رنج می برند ، اما به طور کلی این موارد بسیار ناچیز هستند.

تلفات مس ، همچنین به عنوان از دست دادن I2R ، انرژی الکتریکی است که به دلیل گردش جریان در اطراف سیم پیچ های مسی ترانسفورماتور ، از این رو نام آن در گرما از دست می رود. تلفات مس بیانگر بزرگترین ضرر در کار ترانسفورماتور است. وات واقعی قدرت از دست رفته را می توان با مربع زدن آمپرها و ضرب شدن در مقاومت در اهم سیم پیچ (I2R) تعیین کرد (در هر سیم پیچ).

تلفات آهن ، که به عنوان هیسترزیس نیز شناخته می شود ، در پاسخ به شار مغناطیسی متناوب ، عقب ماندگی مولکول های مغناطیسی در هسته است. این وضعیت عقب مانده (یا خارج از فاز) به این دلیل است که برای معکوس کردن مولکول های مغناطیسی نیاز به نیرو دارد. آنها معکوس نمی کنند تا زمانی که شار به قدرت کافی برای معکوس کردن آنها دست پیدا کند.

وارونگی آنها منجر به اصطکاک می شود و اصطکاک باعث ایجاد گرما در هسته می شود که نوعی از بین رفتن قدرت است. هیسترزیس درون ترانسفورماتور می تواند با ساخت هسته از آلیاژهای فلزی ویژه کاهش یابد.

شدت اتلاف نیرو در ترانسفورماتور ، راندمان آن را تعیین می کند. بازده ترانسفورماتور در از بین رفتن توان (وات) بین سیم پیچ های اولیه (ورودی) و ثانویه (خروجی) منعکس می شود. سپس بازده حاصل از ترانسفورماتور برابر است با نسبت توان خروجی سیم پیچ ثانویه ، PS به ورودی برق سیم پیچ اولیه ، PP و بنابراین زیاد است.

ترانسفورماتور ایده آل 100٪ کارآمد است زیرا تمام انرژی دریافت شده را تأمین می کند. از طرف دیگر ترانسفورماتورهای واقعی 100٪ کارآمد نیستند و در بار کامل هستند ، راندمان یک ترانسفورماتور بین 94٪ تا 96٪ است که بسیار خوب است. برای ترانسفورماتور که با ولتاژ و فرکانس ثابت با ظرفیت بسیار بالا کار می کند ، بازده ممکن است به اندازه 98٪ باشد. بهره وری ، η ترانسفورماتور به شرح زیر است:

راندمان ترانسفورماتور:

جایی که: ورودی ، خروجی و ضرر همه در واحدهای قدرت بیان شده اند.

به طور کلی هنگام برخورد با ترانسفورماتورها ، وات اصلی به "ولت-آمپر" ، VA گفته می شود تا آنها را از وات ثانویه متمایز کند. سپس معادله بهره وری در بالا قابل تغییر است:

گاهی اوقات یادآوری رابطه بین ورودی ، خروجی و راندمان ترانسفورماتور با استفاده از تصاویر ساده تر است. در اینجا سه مقدار VA ، W و η در یک مثلث قرار داده شده است و قدرت را در وات در بالا با ولت آمپر و بازده در پایین قرار داده است. این ترتیب موقعیت واقعی هر کمیت را در فرمولهای کارآیی نشان می دهد.

مثلث کارایی ترانسفورماتور:

و انتقال مقادیر مثلث فوق ، ترکیبهای زیر از همان معادله را به ما می دهد:

سپس ، برای پیدا کردن واتس (خروجی) = VA x eff. ، یا یافتن VA (ورودی) = W / eff. یا یافتن کارآیی ، eff. = W / VA و غیره

خلاصه مبانی ترانسفورماتور
ترانسفورماتور با استفاده از یک میدان مغناطیسی ، میزان ولتاژ (یا سطح جریان) را در سیم پیچ ورودی خود به مقدار دیگری در سیم پیچ خروجی خود تغییر می دهد. ترانسفورماتور از دو سیم پیچ جدا شده برقی تشکیل شده است و بر روی اصلی "فارق القایی" Faraday عمل می کند ، که در آن یک EMF در سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتورها توسط شار مغناطیسی ایجاد شده توسط ولتاژها و جریانهای جاری در سیم پیچ اصلی سیم پیچ ایجاد می شود.

سیم پیچ های اولیه و ثانویه سیم پیچ در اطراف یک هسته آهنی نرم ساخته شده از لمینیت های فردی پیچیده می شوند تا جریان برق و تلفات را کاهش دهند. سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور به منبع تغذیه AC متصل می شود که باید از نظر ماهیت سینوسی باشد ، در حالی که سیم پیچ ثانویه نیروی الکتریکی را به بار منتقل می کند. با گفتن اینكه ، ترانسفورماتور می تواند به صورت معكوس با منبع تغذیه متصل به سیم پیچ ثانویه مورد استفاده قرار گیرد ، به شرط آنكه ولتاژ و ضریب جریان مشاهده شود.

ما می توانیم ترانسفورماتور را به صورت نمودار بلوک به شرح زیر نمایان کنیم:

نمایندگی اساسی ترانسفورماتور:

نسبت سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها با توجه به یکدیگر ، ترانسفورماتور ولتاژ پله ای یا ترانسفورماتور ولتاژ مرحله به پایین را با نسبت بین تعداد نوبت های اولیه به تعداد چرخش های ثانویه که نسبت "چرخش" نامیده می شود ، تولید می کند. "یا" نسبت ترانسفورماتور ".

اگر این نسبت کمتر از وحدت باشد ، n <1 آنگاه NS از NP بیشتر است و ترانسفورماتور به عنوان ترانسفورماتور پله ای طبقه بندی می شود. اگر این نسبت از وحدت بیشتر باشد ، n> 1 ، یعنی NP بیشتر از NS است ، ترانسفورماتور به عنوان ترانسفورماتور گام به پایین طبقه بندی می شود. توجه داشته باشید که ترانسفورماتور تک مرحله ای به پایین نیز می تواند به عنوان یک ترانسفورماتور پله به سادگی با معکوس کردن اتصالات خود و ایجاد سیم پیچ ولتاژ پایین آن ، مورد استفاده قرار گیرد و بالعکس تا زمانی که ترانسفورماتور در رتبه بندی اولیه طراحی VA خود کار کند.

اگر نسبت چرخش برابر با وحدت باشد ، n = 1 ، هر دو سیم پیچ اولیه و فرعی دارای تعداد یکسان سیم پیچ هستند ، بنابراین ولتاژ و جریان برای هر دو سیم پیچ یکسان است.

این نوع ترانسفورماتور به عنوان ترانسفورماتور ایزولاسیون طبقه بندی می شود زیرا سیم پیچ های اصلی و فرعی ترانسفورماتور هر تعداد ولتاژ برابر با یک دور دارند. کارآیی یک ترانسفورماتور نسبت نیرویی است که آن را به بار منتقل می کند و به قدرتی که از منبع جذب می کند. در یک ترانسفورماتور ایده آل هیچ تلفاتی وجود ندارد ، بنابراین هیچ تلفاتی در آن صورت نمی پذیرد PIN = POUT.

در آموزش بعدی مربوط به مبانی ترانسفورماتور ، به ساخت فیزیکی یک ترانسفورماتور خواهیم پرداخت و انواع مختلف هسته مغناطیسی و لمینیت های مورد استفاده برای پشتیبانی از سیم پیچ های اولیه و فرعی را می بینیم.

ساخت ترانسفورماتور:
یک ترانسفورماتور دو سیم پیچ ساده شامل این است که هر سیم پیچ بر روی اندام یا هسته مجزا آهن نرم پیچیده شده و مدار مغناطیسی لازم را فراهم می کند.

این مدار مغناطیسی ، بیشتر بدانید چون "هسته ترانسفورماتور" برای ایجاد مسیری برای گردش میدان مغناطیسی طراحی شده است که برای القای ولتاژ بین دو سیم پیچ ضروری است.

با این حال ، این نوع ساخت ترانسفورماتور که در آن دو سیم پیچ بر روی اندامهای جداگانه پیچیده شده است بسیار کارآمد نیست زیرا سیم پیچ های اولیه و فرعی به خوبی از یکدیگر جدا می شوند. این منجر به اتصال جفت مغناطیسی کم بین دو سیم پیچ و همچنین مقادیر زیادی نشت شار مغناطیسی از خود ترانسفورماتور می شود. اما همچنین این ساختار O "شکل" ، انواع مختلفی از "ساخت ترانسفورماتور" و طرح های موجود وجود دارد که برای غلبه بر این ناکارآمدی های تولید ترانسفورماتور جمع و جور تر و کوچکتر استفاده می شود.

با آوردن دو سیم پیچ در تماس نزدیک با یکدیگر ، کارایی ساخت ترانسفورماتور ساده را بهبود می بخشد و در نتیجه اتصال جفت مغناطیسی را بهبود می بخشد. افزایش و غلظت مدار مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ها ممکن است اتصال مغناطیسی بین دو سیم پیچ را بهبود ببخشد ، اما همچنین اثر افزایش تلفات مغناطیسی هسته ترانسفورماتور را دارد.

این هسته و همچنین فراهم کردن مسیر تمایلی کم برای میدان مغناطیسی ، به منظور جلوگیری از گردش جریان الکتریکی در درون خود آهن ساخته شده است. جریانهای در گردش ، "جریانهای گردابی" نامیده می شوند و باعث کاهش گرمای انرژی و اتلاف انرژی در هسته می شوند که راندمان ترانسفورماتورها را کاهش می دهد.

این تلفات بیشتر ناشی از ولتاژهای ناشی از مدار آهن است که دائماً در معرض میدان مغناطیسی متناوب تنظیم شده توسط ولتاژ منبع سینوسی خارجی قرار می گیرد. یکی از راه های کاهش این اتلاف های ناخواسته ، ساخت هسته ترانسفورماتور از لمینیت های استیل نازک است.

در انواع ساخت ترانسفورماتور ، هسته مرکزی آهن از مواد بسیار نفوذ پذیر ساخته شده از لایه های فلزی نازک سیلیکون ساخته شده است. این لایه های نازک با هم جمع شده اند تا مسیر مغناطیسی لازم را با حداقل تلفات مغناطیسی فراهم کنند. مقاومت ورق فولادی به خودی خود زیاد است ، بنابراین باعث می شود با ساختن لمینت ها بسیار نازک از بین رفتن جریان ریش خورده جلوگیری شود.

این لمینت های ترانسفورماتور فولادی در ضخامت بین 0.25 میلی متر تا 0.5 میلی متر متفاوت هستند و از آنجا که فولاد یک هادی است ، لمینت ها و هر نوع گل میخ ثابت ، پرچ یا پیچ ها توسط یک پوشش بسیار نازک از لاک عایق یا با استفاده از عایق الکتریکی از یکدیگر عایق بندی می شوند. یک لایه اکسید روی سطح.

ترانسفورماتور ساخت هسته
به طور کلی ، نام مرتبط با ساخت ترانسفورماتور بستگی به نحوه سیم پیچ های اولیه و ثانویه در اطراف هسته استیل مرکزی لمینت دارد. دو طراحی رایج و اساسی ساخت ترانسفورماتور ترانسفورماتور Closed-core و ترانسفورماتور Shell-core است.

در مبدل نوع "هسته بسته" (فرم اصلی) ، سیم پیچ های اولیه و فرعی به بیرون پیچیده می شوند و حلقه هسته را محاصره می کنند. در ترانسفورماتور "نوع پوسته" (فرم پوسته) ، سیم پیچ های اصلی و ثانویه درون مدار مغناطیسی فولادی (هسته) عبور می کنند که همانطور که در زیر مشاهده می شود پوسته ای در اطراف سیم پیچ ها است.
ساخت هسته ترانسفورماتور:

در هر دو نوع طراحی هسته ترانسفورماتور ، شار مغناطیسی که سیم پیچ های اولیه و فرعی را به هم متصل می کند ، کاملاً درون هسته و بدون از دست رفتن شار مغناطیسی در هوا حرکت می کند. در ساخت ترانسفورماتور نوع هسته ، نیمی از هر سیم پیچ در اطراف هر پا (یا اندام) مدار مغناطیسی ترانسفورماتورها پیچیده شده است مانند شکل بالا.

سیم پیچ ها با سیم پیچ اصلی در یک پا مرتب نشده اند و در طرف دیگر نیمی از سیم پیچ اولیه و نیمی از سیم پیچ های ثانویه یکی از دیگری بر روی دیگر متمرکز روی هر پا قرار می گیرند تا از این طریق بتوان اتصال جفت مغناطیسی را افزایش داد. خطوط مغناطیسی نیرو همزمان سیم پیچ های اولیه و ثانویه را به طور همزمان طی می کنند. اما ، با این نوع ساخت ترانسفورماتور ، درصد کمی از خطوط مغناطیسی نیرو در خارج از هسته جریان می یابد و به این کار "شار نشت" می گویند.

هسته های ترانسفورماتور نوع شل بر این شار نشت غلبه می کنند زیرا سیم پیچ های اصلی و فرعی نیز در یک پا یا اندام میانی که دو برابر سطح مقطع دو اندام بیرونی دارد ، زخم می شوند. مزیت در اینجا این است که شار مغناطیسی دو مسیر مغناطیسی بسته برای گردش در خارج از سیم پیچ در دو طرف چپ و راست قبل از بازگشت به کویل های مرکزی دارد.

این بدان معنی است که شار مغناطیسی در گردش در اطراف اندامهای بیرونی این نوع ساخت ترانسفورماتور برابر با Φ / 2 است. از آنجا که شار مغناطیسی مسیری بسته در اطراف سیم پیچ ها دارد ، این مزیت را دارد که باعث کاهش تلفات هسته و افزایش راندمان کلی شود.

لمینیت ترانسفورماتور:
اما ممکن است تعجب کنید که چگونه سیم پیچ های اولیه و فرعی در اطراف این هسته های آهنی یا استیل لمینت شده برای این نوع سازه های ترانسفورماتور پیچیده شده اند. سیم پیچ ها ابتدا روی قسمت قبلی پیچیده می شوند که دارای یک سطح مقطع استوانه ای ، مستطیلی یا بیضی شکل برای متناسب سازی ساخت هسته چند لایه است. در هر دو نوع سازه ترانسفورماتور پوسته و هسته ، به منظور سوار كردن سیم پیچ های كویل ، لمینت های جدا شده از ورق های فولادی بزرگتر مهر می شوند یا سوراخ می شوند و به نوارهایی از استیل نازك شبیه حروف "E" ، "L" ساخته می شوند. همانطور که در زیر نشان داده شده "U" و "I".

انواع اصلی ترانسفورماتور:

این مهر و موم های لمینت در هنگام اتصال به یکدیگر ، هسته اصلی مورد نیاز را تشکیل می دهند. به عنوان مثال ، دو تمبر "E" به همراه دو تمبر "I" در بسته شدن انتهایی به یک هسته E-I که یک عنصر از یک هسته ترانسفورماتور از نوع استاندارد پوسته را تشکیل می دهد. این لایه های جداگانه در ساخت و ساز ترانسفورماتورها به شدت محکم می شوند تا از عدم تمایل شکاف هوا در اتصالات تولید چگالی شار مغناطیسی بسیار اشباع شده استفاده کنند.

لمینت های هسته ترانسفورماتور معمولاً بصورت متناوب در کنار یکدیگر قرار می گیرند تا با ایجاد جفت لمینیت بیشتری ، اتصال مفصل با هم جمع شوند تا ضخامت هسته صحیح را تشکیل دهند. این انباشت متناوب لمینت ها همچنین از ترانسفورماتور کاهش نشت شار و تلفات آهن به ترانسفورماتور می بخشد. ساخت ترانسفورماتور چند لایه هسته E-I بیشتر در ترانسفورماتورهای ایزولاسیون ، ترانسفورماتورهای پله پله و پائین و همچنین ترانسفورماتورهای خودکار استفاده می شود.

ترتیبات سیم پیچ ترانسفورماتور
سیم پیچ های ترانسفورماتور بخش مهم دیگری از ساخت ترانسفورماتور را تشکیل می دهند ، زیرا آنها اصلی ترین رسانای جریان اصلی هستند که در اطراف بخش های چند لایه هسته قرار دارند. در ترانسفورماتور دو سیم پیچ تک فاز ، دو سیم پیچ همانطور که نشان داده شده است وجود دارد. دیگری که به منبع ولتاژ وصل شده و شار مغناطیسی به نام سیم پیچ اولیه را ایجاد می کند ، و سیم پیچ دوم به نام ثانویه که در آن یک ولتاژ در نتیجه القاء متقابل ایجاد می شود.

اگر ولتاژ خروجی ثانویه کمتر از ولتاژ ورودی اصلی باشد ، ترانسفورماتور به عنوان "ترانسفورماتور گام به پایین" شناخته می شود. اگر ولتاژ خروجی ثانویه بیشتر باشد ، ولتاژ ورودی اصلی آن را "ترانسفورماتور پله ای" می نامند.

ساخت و ساز از نوع اصلی:

نوع سیم مورد استفاده به عنوان رسانای اصلی انتقال جریان در سیم پیچ ترانسفورماتور یا مس یا آلومینیوم است. در حالی که سیم آلومینیوم از سیم مسی سبک تر است و به طور کلی ارزان تر است ، از سطح رسانای بزرگتر از رسانا برای حمل همان مقدار جریان مانند مس استفاده می شود بنابراین عمدتا در کاربردهای ترانسفورماتور قدرت بزرگتر مورد استفاده قرار می گیرد.

ساخت و ساز از نوع اصلی

ترانسفورماتورهای ولتاژ و ولتاژ kVA کوچک که در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی با ولتاژ کم استفاده می شود تمایل دارند از هادی های مس استفاده کنند زیرا اینها از مقاومت مکانیکی بالاتری برخوردارند و اندازه هادی کمتری نسبت به انواع معادل آلومینیوم دارند. نکته منفی این است که در هنگام تکمیل هسته آنها ، این ترانسفورماتورها بسیار سنگین تر هستند.

سیم پیچ ها و کویل های ترانسفورماتور را می توان به طور گسترده ای به سیم پیچ های متمرکز و کویلهای ماسه ای طبقه بندی کرد. در ساخت ترانسفورماتور از نوع هسته ، سیم پیچ ها معمولاً همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است در اطراف اندام هسته تنظیم می شوند ، زیرا سیم پیچ اولیه ولتاژ بالاتر نسبت به سیم پیچ ثانویه ولتاژ پایین تر پیچیده می شود.

کویل های ماسه ای یا پنکیک متشکل از هادی های مسطح به شکل مارپیچ هستند که به دلیل قرار دادن رساناها به دیسک ها نامگذاری شده اند. دیسک های جایگزین برای حلزونی مارپیچ از خارج به سمت مرکز در یک چیدمان لایه باز ساخته می شوند که کویل های انفرادی در کنار هم قرار گرفته و توسط مواد عایق مانند کاغذ ورق پلاستیکی جدا می شوند. سیم پیچ های ساندویچ و سیم پیچ ها بیشتر در ساخت هسته نوع پوسته متداول هستند.

سیم پیچ مارپیچ همچنین به عنوان سیم پیچ پیچ معروف است یکی دیگر از آرایش های سیم پیچ استوانه ای بسیار رایج است که در برنامه های ترانسفورماتور جریان بالا با ولتاژ کم استفاده می شود. سیم پیچ ها از رسانای بزرگ مستطیل شکل مقطع بزرگ ساخته شده در طرف آن است که رشته های عایق به طور موازی به طور مداوم در طول سیلندر زخم می شوند ، با فاصله های مناسب در بین چرخش ها یا دیسک های مجاور درج می شوند تا جریان های گردشی بین رشته های موازی به حداقل برسد. سیم پیچ همانطور که مارپیچ شبیه به مارپیچ است ، به سمت خارج پیشرفت می کند.

هسته ترانسفورماتور:

عایق مورد استفاده برای جلوگیری از کوتاه آمدن هادی ها در ترانسفورماتور معمولاً یک لایه نازک از لاک یا مینا در ترانسفورماتورهای خنک کننده هوا است. این لاک نازک یا رنگ مینا قبل از اینکه در اطراف هسته پیچ شود روی سیم رنگ می شود.

هسته ترانسفورماتور

در ترانسفورماتورهای قدرت و توزیع بزرگتر ، هادی ها با استفاده از کاغذ یا پارچه آغشته به روغن از یکدیگر عایق بندی می شوند. کل هسته و سیم پیچ ها در یک مخزن محافظ حاوی روغن ترانسفورماتور غوطه ور و مهر و موم می شوند. روغن ترانسفورماتور به عنوان عایق و همچنین به عنوان خنک کننده عمل می کند.

جهت گیری نقطه ترانسفورماتور:
ما فقط نمی توانیم یک هسته چند لایه را بکشیم و یکی از پیکربندی های کویل را در اطراف آن بپیچیم. می توانیم پیدا کنیم که ولتاژ ثانویه و جریان ممکن است خارج از فاز با ولتاژ اولیه و جریان باشد. دو سیم پیچ سیم پیچ از جهت دیگری متمایز هستند. در هر صورت سیم پیچ می تواند در جهت عقربه های ساعت هسته یا جهت خلاف جهت عقربه های ساعت پیچیده شود ، بنابراین برای پیگیری جهت گیری های نسبی آنها از "نقاط" برای شناسایی انتهای معین از هر سیم پیچ استفاده می شود.

به این روش جهت گیری یا جهت یابی سیم پیچ های ترانسفورماتور "کنوانسیون نقطه" گفته می شود. سپس سیم پیچ ترانسفورماتور زخم می شود به طوری که روابط فاز صحیح بین ولتاژهای سیم پیچ با قطبیت ترانسفورماتورها بعنوان قطبیت نسبی ولتاژ ثانویه با توجه به ولتاژ اولیه همانطور که در تصویر نشان داده شده است ، وجود دارد.

ساخت ترانسفورماتور با استفاده از Dot Orientation:

ترانسفورماتور اول دو "نقطه" خود را در کنار هم در دو سیم پیچ نشان می دهد. جریان خارج از نقطه ثانویه "در فاز" است با جریان ورودی به نقطه سمت اصلی. بنابراین قطبهای ولتاژ در انتهای نقطه متمرکز نیز فاز هستند بنابراین وقتی ولتاژ در انتهای نقطه کویل اولیه مثبت باشد ولتاژ در سیم پیچ ثانویه نیز در انتهای نقطه مثبت است.

ترانسفورماتور دوم دو نقطه را در انتهای مخالف سیم پیچ ها نشان می دهد ، بدین معنی که سیم پیچ سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها در جهت های مخالف پیچیده می شوند. نتیجه این امر این است که جریان خارج از نقطه ثانویه 180 درجه "خارج از فاز" است با جریان ورودی به نقطه اصلی. بنابراین قطبهای ولتاژ در انتهای نقطه متمرکز نیز خارج از فاز هستند بنابراین وقتی ولتاژ در انتهای نقطه کویل اولیه مثبت باشد ولتاژ در طول سیم پیچ ثانویه مربوط منفی خواهد بود.

سپس ساخت ترانسفورماتور می تواند به گونه ای باشد که ولتاژ ثانویه با توجه به ولتاژ اولیه ممکن است "فاز" یا "خارج از فاز" باشد. در ترانسفورماتورها که دارای چندین سیم پیچ ثانویه مختلف هستند که هر یک از آنها از نظر الکتریکی جدا شده اند ، مهم است که قطبیت نقطه ای از سیم پیچ های ثانویه را بدانید تا بتوان آنها را به صورت سری به هم وصل کرد (ولتاژ ثانویه خلاصه شد) یا تنظیمات مخالف سری (ولتاژ ثانویه تفاوت است).

امکان تنظیم نسبت چرخش ترانسفورماتور معمولاً برای جبران تأثیر تغییرات ولتاژ منبع اولیه ، تنظیم ترانسفورماتور یا شرایط بار متغیر ، مطلوب است. کنترل ولتاژ ترانسفورماتور به طور کلی با تغییر نسبت چرخش انجام می شود و بنابراین نسبت ولتاژ آن به موجب آن قسمتی از سیم پیچ اولیه در طرف ولتاژ بالا از بین می رود و امکان تنظیم آسان را فراهم می آورد. بهره برداری از طرف ولتاژ بالا ترجیح داده می شود زیرا ولتاژ در هر نوبت از طرف ثانویه ولتاژ پایین کمتر است.

تغییرات در شیر اولیه ترانسفورماتور:

در این مثال ساده ، تغییرات اولیه شیر برای تغییر ولتاژ تأمین 5٪ calculated محاسبه می شود ، اما هر مقدار می تواند انتخاب شود. بعضی از ترانسفورماتورها ممکن است دو یا چند سیم پیچ اولیه یا دو یا چند سیم پیچ ثانویه برای استفاده در برنامه های مختلف داشته باشند که ولتاژهای مختلفی از یک هسته واحد ارائه می دهند.

ضررهای اصلی ترانسفورماتور:
توانایی آهن یا فولاد برای حمل شار مغناطیسی بسیار بیشتر از هوا است و به این توانایی اجازه می دهد جریان شار مغناطیسی جریان یابد ، نفوذپذیری نام دارد. بیشتر هسته های ترانسفورماتور از فولادهای کم کربن ساخته شده اند که در مقایسه با فقط 1.0 در هوا می توانند در مرتبه 1500 نفوذپذیری داشته باشند.

این بدان معنی است که یک هسته چند لایه فولادی می تواند یک شار مغناطیسی 1500 برابر بهتر از هوا داشته باشد. با این حال ، هنگامی که یک شار مغناطیسی در هسته فولادی ترانسفورماتور جریان می یابد ، دو نوع ضرر در فولاد رخ می دهد. دیگری به عنوان "خسارات جریانی جاری" و دیگری با عنوان "ضررهای هیسترزیس" نامیده می شود.

ضررهای هیسترزیس:
ضرر و زیان ترانسفورماتور ترانسفورماتور به دلیل اصطکاک مولکول ها در مقابل جریان خطوط مغناطیسی نیرو مورد نیاز برای مغناطیس هسته ایجاد می شود که دائماً در یک جهت و از طرف دیگر به دلیل تأثیر سینوسی تغییر می کنند. ولتاژ تغذیه.

این اصطکاک مولکولی باعث ایجاد گرما می شود که نشان دهنده اتلاف انرژی برای ترانسفورماتور است. گرمای بیش از حد گرمای بیش از حد می تواند عمر مواد عایق مورد استفاده در ساخت سیم پیچ ها و سازه ها را کوتاه کند. بنابراین خنک کننده ترانسفورماتور از اهمیت بالایی برخوردار است.

همچنین ترانسفورماتورها به گونه ای طراحی شده اند که در یک فرکانس عرضه خاص کار کنند. کاهش فرکانس تأمین باعث افزایش هیسترزیس و دمای بالاتر در هسته آهن خواهد شد. بنابراین کاهش فرکانس عرضه از 60 هرتز به 50 هرتز باعث افزایش میزان هیسترزیس موجود ، کاهش ظرفیت VA ترانسفورماتور می شود.

ضررهای جاری ادی:
از طرف دیگر ضررهای جریان الکتریکی ترانسفورماتور Eddy ناشی از جریان جریانهای در گردش ناشی از فولاد ناشی از جریان شار مغناطیسی در اطراف هسته هستند. این جریان های گردشی تولید می شوند زیرا به عنوان شار مغناطیسی هسته مانند یک حلقه واحد سیم عمل می کند. از آنجا که هسته آهن رسانای خوبی است ، جریانهای گردابی ناشی از هسته آهن جامد بزرگ خواهند بود.

جریان های ادی هیچ چیز در جهت سودمندی ترانسفورماتور مؤثر نیستند بلکه در عوض با عملکردی مانند نیروی منفی که باعث تولید گرمایش مقاومت شده و از بین رفتن قدرت در هسته می شود ، جریان جریان القایی را مخالف می کنند.

لمینیت هسته آهن:

تلفات جریان ادی درون یک هسته ترانسفورماتور را نمی توان به طور کامل از بین برد ، اما با کاهش ضخامت هسته فولاد می توان آنها را تا حد زیادی کاهش داد و کنترل کرد. مسیر مغناطیسی به جای داشتن یک هسته بزرگ از آهن جامد به عنوان ماده هسته مغناطیسی ترانسفورماتور یا کویل ، به بسیاری از شکل های فلزی نازک تحت فشار به نام "لمینیت" تقسیم می شود.

لمینیت های مورد استفاده در ساخت ترانسفورماتور نوارهای بسیار نازکی از فلز عایق به یکدیگر متصل شده اند تا همانطور که در بالا دیدیم یک هسته جامد اما لمینت تولید کنند. این لمینت ها با استفاده از یک کت لاک یا کاغذ از یکدیگر عایق بندی می شوند تا مقاومت موثر هسته را افزایش داده و از این طریق مقاومت کلی را افزایش داده تا جریان جریانهای گردابی را محدود کند.

نتیجه تمام این عایق این است که جریان الکتریکی ناشی از ناخواسته ناشی از فشار ناگهانی در هسته کاهش یافته و به همین دلیل مدار آهن مغناطیسی هر ترانسفورماتور و سایر ماشینهای الکترو مغناطیسی همه لمینیت شده اند. استفاده از لمینیت ها در ساخت ترانسفورماتور باعث کاهش تلفات جریان گرداب می شود.

تلفات انرژی ، که به دلیل گرمازدگی و جریانهای گردابی در مسیر مغناطیسی به عنوان گرما ظاهر می شوند ، معمولاً به عنوان "تلفات هسته ترانسفورماتور" شناخته می شوند. از آنجا که این تلفات در تمام مواد مغناطیسی در نتیجه میدان مغناطیسی متناوب اتفاق می افتد. ضررهای اصلی هسته ترانسفورماتور همیشه در ترانسفورماتور وجود دارند ، هرگاه اولیه اولیه انرژی یابد ، حتی اگر بار دیگری به سیم پیچ ثانویه وصل نشده باشد. همچنين اين هيسترزيس و تلفات جرياني گرداب گاهي به عنوان "تلفات آهن ترانسفورماتور" شناخته مي شوند ، زيرا شار مغناطيسي كه باعث اين تلفات مي شود در همه بارها ثابت است.

ضررهای مس
اما نوع دیگری از اتلاف انرژی نیز در ترانسفورماتورها با عنوان "تلفات مس" وجود دارد. ضررهای مس و ترانسفورماتور عمدتا به دلیل مقاومت الکتریکی سیم پیچ های اولیه و فرعی هستند. بیشتر سیم پیچ های ترانسفورماتور از سیم مسی ساخته شده اند که در اهم ، (Ω) مقاومت دارد. این مقاومت در برابر جریانهای مغناطیسی که از طریق آنها جریان می یابد ، مخالف است.

هنگامی که یک بار به سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتورها متصل می شود ، جریان های الکتریکی بزرگ در سیم پیچ های اصلی و ثانویه جریان می یابند ، تلفات انرژی و برق (یا I2 R) در اثر گرما رخ می دهد. بطور کلی تلفات مس با جریان بار متفاوت است ، تقریباً بدون صفر بودن در صفر و حداکثر در بار کامل وقتی جریان جریان در حداکثر باشد.

درجه بندی VA ترانسفورماتور را می توان با طراحی بهتر و ساخت ترانسفورماتور افزایش داد تا این تلفات هسته و مس کاهش یابد. ترانسفورماتورها با ولتاژ بالا و رتبه بندی جریان نیاز به رسانا های سطح مقطع بزرگ دارند تا به حداقل رساندن تلفات مس کمک کنند. افزایش سرعت اتلاف گرما (خنک شدن بهتر) توسط هوای اجباری یا روغن یا بهبود عایق ترانسفورماتورها به گونه ای که در برابر درجه حرارت بالاتر مقاومت می کند همچنین می تواند باعث افزایش درجه VA ترانسفورماتور شود.

سپس می توانیم ترانسفورماتور ایده آل را تعریف کنیم:

بدون حلقه های هیسترزیس یا تلفات هیستریزیس
0  برابر
مقاومت نامتناهی از مواد اصلی که صفر ضررهای فعلی ادی را نشان می دهد
0  برابر
مقاومت در برابر سیم صفر دادن تلفات مس I2 * R صفر برابر 0

در آموزش بعدی درباره ترانسفورماتورها به بررسی بارگذاری سیم پیچ ثانویه با توجه به بار الکتریکی ترانسفورماتور خواهیم پرداخت و تأثیر یک "NO-load" و یک ترانسفورماتور متصل "ON-load" را در جریان سیم پیچ اولیه مشاهده می کنید.

 بارگیری ترانسفورماتور:
ترانسفورماتورها می توانند ولتاژ در سیم پیچ ثانویه خود را فراهم کنند اما برای انتقال نیروی الکتریکی بین ورودی و خروجی مورد نیاز خود را لود می کنند.

در آموزش های قبلی ترانسفورماتور ، فرض بر این بوده ایم که ترانسفورماتور ایده آل است ، یعنی روشی که در آن سیم پیچ های ترانسفورماتور هیچ تلفات اصلی یا تلفات مس وجود ندارد. با این حال ، در ترانسفورماتورهای دنیای واقعی همیشه ضررهایی در ارتباط با بارگذاری ترانسفورماتورها وجود دارد زیرا ترانسفورماتور "در حال بارگذاری" است. منظور ما از این چیست: بارگذاری ترانسفورماتور.

خوب ابتدا بیایید ببینیم چه اتفاقی می افتد هنگام ترانسفورماتور در این شرایط "بدون بار" ، یعنی بدون بار الکتریکی به سیم پیچ ثانویه آن وصل شده و بنابراین جریان ثانویه جریان ندارد.

گفته می شود هنگامی که سیم پیچ جانبی ثانویه آن به صورت گردش باز است ، "بدون بار" قرار دارد ، به عبارت دیگر ، هیچ چیزی وصل نشده است و بارگذاری ترانسفورماتور صفر است. هنگامی که منبع تغذیه سینوسی AC به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور متصل شود ، یک جریان کوچک ، IOPEN به دلیل وجود ولتاژ منبع اولیه از طریق سیم پیچ اصلی سیم پیچ جریان می یابد.

با باز شدن مدار ثانویه ، هیچ چیز متصل نیست ، یک EMF پشتی به همراه مقاومت سیم پیچ اولیه برای محدود کردن جریان این جریان اصلی عمل می کند. بدیهی است ، این جریان اولیه بدون بار (Io) باید برای حفظ میدان مغناطیسی کافی برای تولید ام دی اف پشت مورد نیاز کافی باشد. مدار زیر را در نظر بگیرید.

ترانسفورماتور "بدون بار" وضعیت:

آمپر در بالا جریان کوچکی را نشان می دهد که از طریق سیم پیچ اصلی در جریان است حتی اگر مدار ثانویه به صورت باز باز باشد. این جریان اصلی بدون بار از دو مؤلفه زیر تشکیل شده است:

• یک جریان درون فاز ، IE است که ضررهای اصلی (جریان گرداب و هیسترزیس) را تأمین می کند.
• جریان کوچکی ، IM در 90 درجه به ولتاژ که شار مغناطیسی را تنظیم می کند.

توجه داشته باشید که این جریان اصلی بدون بار ، Io در مقایسه با جریان کامل بار معمولی ترانسفورماتور بسیار اندک است.
  همچنین با توجه به تلفات آهن موجود در هسته و همچنین مقدار کمی تلفات مس در سیم پیچ اولیه ، میزان مصرف برق دقیقاً از طریق ولتاژ تأمین و Vp دقیقاً 90 درجه و (cosφ = 0) عقب نمی ماند و فاز کوچکی نیز در آن خواهد بود اختلاف زاویه.

مثال بارگذاری ترانسفورماتور شماره 1
ترانسفورماتور تک فاز دارای یک مؤلفه انرژی ، IE از 2 آمپر و یک جزء مغناطیس سازنده ، IM 5 آمپر است. جریان بدون بار ، Io و ضریب توان حاصل را محاسبه کنید.

ترانسفورماتور "در بار":
هنگامی که یک بار الکتریکی به سیم پیچ ثانویه یک ترانسفورماتور وصل می شود و بنابراین بار ترانسفورماتور از صفر بیشتر است ، یک جریان در سیم پیچ ثانویه و به سمت بار جریان می یابد. این جریان ثانویه به دلیل ولتاژ ثانویه القایی است که توسط شار مغناطیسی ایجاد شده در هسته از جریان اصلی تنظیم می شود.

جریان ثانویه ، IS که با ویژگی های بار تعیین می شود ، یک میدان مغناطیسی ثانویه خود ناشی از ، FS در هسته ترانسفورماتور ایجاد می کند که در جهت مخالف دقیقاً به قسمت اصلی اصلی ، ΦP جریان می یابد. این دو میدان مغناطیسی با یکدیگر مخالف هستند و منجر به ایجاد میدان مغناطیسی ترکیبی از قدرت مغناطیسی کمتری نسبت به میدان واحد تولید شده توسط سیم پیچ اولیه به تنهایی در هنگام باز شدن مدار ثانویه می شوند.

این میدان مغناطیسی ترکیبی باعث کاهش EMF پشت سیم پیچ اولیه می شود و باعث می شود جریان اولیه ، IP کمی افزایش یابد. جریان اولیه تا زمانی که میدان مغناطیسی هسته به قدرت اصلی خود برگردد ، افزایش می یابد و برای کار صحیح ترانسفورماتور ، همیشه باید یک حالت متعادل بین میدان مغناطیسی اولیه و ثانویه وجود داشته باشد. این امر باعث می شود قدرت در هر دو طرف اصلی و فرعی متعادل و یکسان باشد. مدار زیر را در نظر بگیرید.

ترانسفورماتور "در بار":

ما می دانیم که نسبت چرخش ترانسفورماتور بیان می کند که کل ولتاژ القایی در هر سیم پیچ متناسب با تعداد چرخش های آن سیم پیچ و همچنین این است که توان خروجی و ورودی یک ترانسفورماتور برابر است با ولت برابر آمپر ، (V x من) از این رو:

اما ما قبلاً نیز می دانیم که نسبت ولتاژ یک ترانسفورماتور برابر است با نسبت چرخش ترانسفورماتور به عنوان: "نسبت ولتاژ = نسبت چرخش". سپس رابطه بین ولتاژ ، جریان و تعداد چرخش ها در یک ترانسفورماتور می تواند به هم متصل شود و بنابراین به شرح زیر است:

نسبت ترانسفورماتور:

جایی که:
   NP / NS = VP / VS - نسبت ولتاژ را نشان می دهد.
   NP / NS = IS / IP - نسبت فعلی را نشان می دهد.

توجه داشته باشید که جریان از نظر معکوس با ولتاژ و تعداد چرخش ها متناسب است. این بدان معنی است که با بارگذاری ترانسفورماتور روی سیم پیچ ثانویه ، به منظور حفظ سطح متعادل قدرت در بین سیم پیچ های ترانسفورماتور ، اگر ولتاژ بالا رود ، باید جریان را پائین آورد و برعکس. به عبارت دیگر ، "ولتاژ بالاتر - جریان کمتر" یا "ولتاژ پایین تر - جریان بالاتر".

به عنوان یک نسبت ترانسفورماتور روابط بین تعداد چرخش در اولیه و فرعی ، ولتاژ در طول هر سیم پیچ ، و جریان از طریق سیم پیچ ها است ، می توانیم معادله نسبت ترانسفورماتور فوق را دوباره تنظیم کنیم تا مقدار ولتاژ ناشناخته پیدا شود ، (V ) جریان ، (I) یا تعداد چرخش ها ، (N) همانطور که نشان داده شده است.

کل جریان حاصل از منبع تغذیه توسط سیم پیچ اولیه ، مقدار بردار جریان بدون بار ، Io و جریان تأمین اضافی ، I1 در نتیجه بارگذاری ترانسفورماتور ثانویه است و با زاویه ای از ولتاژ منبع تغذیه عقب مانده است. . ما می توانیم این رابطه را به عنوان یک نمودار فازور نشان دهیم.

جریان بارگیری ترانسفورماتور:

اگر به ما جریان ، IS و Io داده شود می توانیم جریان اصلی ، IP را با روش های زیر محاسبه کنیم.

مثال بارگذاری ترانسفورماتور شماره 2:
یک ترانسفورماتور تک فاز دارای 1000 چرخش در سیم پیچ اولیه خود و 200 چرخش سیم پیچ دوم خود را دارد. جریان "بدون بار" ترانسفورماتور از منبع تغذیه 3 آمپر با ضریب توان 0.2 تاخیر است. جریان سیم پیچ اولیه ، IP و ضریب توان مربوطه آن را محاسبه کنید ، φ هنگام جریان ثانویه که دارای بارگیری ترانسفورماتور است 280 آمپر با 0.8 تاخیر است.

شاید متوجه شده باشید که زاویه فاز جریان اصلی ، φP تقریباً مشابه زاویه فاز جریان ثانویه ، φS است. این در شرایطی است که جریان بدون بار 3 آمپر در مقایسه با 56 آمپر بزرگتر که توسط سیم پیچ اولیه از منبع کشیده شده ، بسیار اندک است.

زندگی واقعی واقعی ، سیم پیچ های ترانسفورماتور دارای امپدانس های XL و R هستند. این امپدانس ها هنگام ترسیم نمودارهای فازور باید در نظر گرفته شوند زیرا این امپدانس های داخلی باعث می شود افت ولتاژ در سیم پیچ های ترانسفورماتور ایجاد شود. امپدانس داخلی به دلیل مقاومت در برابر سیم پیچ ها و افت القایی به نام رآکتور نشت ناشی از شار نشت است. این امپدانس های داخلی به شرح زیر است:

بنابراین سیم پیچ های اولیه و فرعی یک ترانسفورماتور دارای مقاومت و واکنش پذیری هستند. بعضی اوقات ، اگر همه این امپدانس ها در یک طرف ترانسفورماتور قرار داشته باشند ، راحت تر می توانند محاسبات را انجام دهند. امكان جابجايي امپدانس هاي اوليه به طرف ثانيه يا امپدانس هاي ثانويه به طرف اوليه وجود دارد. مقادیر ترکیبی امپدانس R و L را "Impedances Referred" یا "مقادیر ارجاع شده" می نامند. هدف در اینجا این است که امپدانسها را در ترانسفورماتور جمع کنیم و فقط یک مقدار R و XL را در محاسبات خود داشته باشیم همانطور که نشان داده شده است.

ترکیب امپدانس ترانسفورماتور:

برای انتقال مقاومت از یک طرف ترانسفورماتور به طرف دیگر ، ابتدا باید آنها را با استفاده از مربع نسبت چرخش ها ضرب کنیم ((چرخش Ratio2)) در محاسبات ما. به عنوان مثال ، برای جابجایی مقاومت 2Ω از یک طرف به طرف دیگر در یک ترانسفورماتور که دارای نسبت چرخش 8: 1 است ، مقدار مقاومت جدیدی از آن خواهد داشت: 2 x 82 = 128Ω.

توجه داشته باشید که اگر مقاومت را از سمت ولتاژ بالاتر جابجا کنید ، مقدار مقاومت جدید افزایش می یابد و اگر مقاومت را از طرف ولتاژ پایین تر حرکت دهید ، مقدار جدید آن کاهش می یابد. این امر در مورد مقاومت به بار و واکنش پذیری نیز صدق می کند.

تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور:
تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور به عنوان تغییر در ولتاژ ترمینال ثانویه هنگامی تعریف می شود که بار ترانسفورماتور در حداکثر آن باشد ، یعنی بار کامل اعمال می شود در حالی که ولتاژ منبع اولیه ثابت است. مقررات ، افت ولتاژ (یا افزایش) رخ داده در داخل ترانسفورماتور را تعیین می کند زیرا ولتاژ بار به دلیل پایین آمدن ترانسفورماتورها بسیار کم می شود و بنابراین عملکرد و کارایی آن را تحت تأثیر قرار می دهد.

تنظیم ولتاژ به صورت درصدی (یا در واحد) ولتاژ بدون بار بیان شده است. بنابراین اگر E ولتاژ ثانویه بدون بار را نشان دهد و V نمایانگر ولتاژ ثانویه با بار کامل باشد ، تنظیم درصد ترانسفورماتور به شرح زیر است:

برای مثال ، یک ترانسفورماتور 100 ولت را بدون بار تحویل می دهد و ولتاژ با بار کامل به 95 ولت می رسد ، این تنظیم 5٪ است. مقدار E - V به امپدانس داخلی سیم پیچ بستگی دارد که شامل مقاومت آن ، R و به طور قابل ملاحظه ای میزان واکنش متناوب آن ، X و جریان و زاویه فاز آن است.

همچنین تنظیم ولتاژ به طور کلی افزایش می یابد زیرا ضریب توان بار با تاخیر تر می شود (استقرا). تنظیم ولتاژ با توجه به بارگیری ترانسفورماتور می تواند از نظر مقدار مثبت یا منفی باشد ، یعنی با ولتاژ بدون بار به عنوان مرجع ، تغییر در تنظیم به عنوان بار اعمال می شود ، یا با بار کامل به عنوان مرجع و تغییر. با کاهش بار یا حذف بار در تنظیم.

به طور کلی ، تنظیم ترانسفورماتور نوع هسته ای هنگام بار زیاد ترانسفورماتور به اندازه ترانسفورماتور نوع پوسته مناسب نیست. این امر به این دلیل است که ترانسفورماتور نوع پوسته به دلیل درهم آمیختگی سیم پیچ های سیم پیچ توزیع بهتر شار دارد.

در آموزش بعدی درباره ترانسفورماتورها به بررسی ترانسفورماتور Multiple Winding خواهیم پرداخت که دارای بیش از یک سیم پیچ اصلی یا بیش از یک سیم پیچ ثانویه است و خواهیم دید که چگونه می توانیم دو یا چند سیم پیچ ثانویه را به هم وصل کنیم تا بتوانیم ولتاژ بیشتری یا جریان بیشتری را وارد کنیم. بار متصل

ترانسفورماتور چند سیم پیچ:
ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ معمولاً یک سیم پیچ اصلی با دو یا چند سیم پیچ ثانویه دارند.

اما زیبایی ترانسفورماتورها این است که به ما اجازه می دهد بیش از یک سیم پیچ در طرف اصلی یا فرعی داشته باشیم. ترانسفورماتورهایی که بیش از یک سیم پیچ دارند معمولاً به عنوان ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ شناخته می شوند.

اصلی کارکرد یک ترانسفورماتور سیم پیچ چندان متفاوت از ترانسفورماتور معمولی نیست. ولتاژهای اولیه و ثانویه ، جریان ها و نسبت های چرخشی همه یکسان محاسبه می شوند ، تفاوت این بار در این است که ما باید به قطب های ولتاژ هر سیم پیچ سیم پیچ توجه ویژه ای داشته باشیم ، همایش نقطه که قطب مثبت (یا منفی) سیم پیچ را نشان می دهد. ، وقتی آنها را به هم وصل می کنیم.

ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ ، همچنین به عنوان ترانسفورماتور چند سیم پیچ یا چند سیم پیچ شناخته می شوند ، حاوی بیش از یک سیم پیچ اصلی یا بیشتر از یک سیم پیچ ثانویه ، از این رو نام آنها بر روی یک هسته چند لایه مشترک است. آنها می توانند یک ترانسفورماتور تک فاز یا یک ترانسفورماتور سه فاز باشند ، (ترانسفورماتور چند سیم ، چند فاز) عملکرد یکسان است.

ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ همچنین می تواند مورد استفاده قرار گیرد تا یا یک پله پله ، پله پائین یا ترکیبی از هر دو بین سیم پیچ های مختلف ارائه شود. در حقیقت یک ترانسفورماتور سیم پیچ چندگانه می تواند چندین سیم پیچ ثانویه در همان هسته داشته باشد که هر یک از آنها ولتاژ یا سطح جریان متفاوتی را ارائه می دهد.

از آنجا که ترانسفورماتورها بر روی اصلی القاء متقابل کار می کنند ، هر سیم پیچ جداگانه یک ترانسفورماتور سیم پیچ چندگانه از همان تعداد ولت در هر نوبت پشتیبانی می کند ، بنابراین محصول ولت آمپر در هر سیم پیچ یکسان است ، یعنی NP / NS = VP / VS با هر نسبت چرخش بین سیم پیچ های سیم پیچ جداگانه نسبت به منبع اولیه است.

در مدارهای الکترونیکی ، اغلب از یک ترانسفورماتور برای تهیه انواع ولتاژ پایین تر برای قطعات مختلف در مدارهای الکترونیکی استفاده می شود. یک کاربرد معمولی از ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ در منبع تغذیه و مبدل های سوئیچینگ triac است. بنابراین یک ترانسفورماتور ممکن است تعدادی سیم پیچ ثانویه مختلف داشته باشد ، که هر کدام از نظر الکتریکی از سایرین جدا شده اند ، دقیقاً همانطور که از حالت اولیه جدا شده است. سپس هر یک از کویلهای ثانویه ولتاژ تولید می کنند که متناسب با تعداد چرخش های سیم پیچ آن به عنوان مثال.

ترانسفورماتور چند سیم پیچ:

در بالا نمونه ای از "ترانسفورماتور سیم پیچ چندگانه" معمولی را مشاهده می کنید که دارای تعدادی سیم پیچ ثانویه مختلف است که میزان ولتاژ مختلف را تأمین می کند. سیم پیچ های اصلی را می توان به صورت جداگانه یا متصل به هم استفاده کرد تا ترانسفورماتور را از ولتاژ منبع بالاتر کار کند.

سیم پیچ های ثانویه را می توان با یکدیگر در پیکربندی های مختلف تولید ولتاژ یا جریان بالاتر تولید کرد. لازم به ذکر است که اتصال به هم در سیم پیچ های ترانسفورماتور موازی تنها در صورتی امکان پذیر است که دو سیم پیچ از نظر الکتریکی یکسان باشند. این است که رتبه فعلی و ولتاژ آنها یکسان است.

ترانسفورماتورهای ولتاژ دوگانه
یک ترانسفورماتور سیم پیچ عددی یا چندگانه در دسترس است که دارای دو سیم پیچ اولیه درجه بندی ولتاژ و جریان یکسان و دو سیم پیچ ثانویه نیز با ولتاژ و رتبه بندی یکسان است. این ترانسفورماتورها به گونه ای طراحی شده اند که می توان از آن در انواع برنامه ها با سیم های متصل به هم در یک سری یا ترکیب های موازی برای ولتاژ اولیه بالاتر یا جریان های ثانویه استفاده کرد. این نوع ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ معمولاً همانطور که نشان داده می شود ، ترانسفورماتورهای ولتاژ دوگانه هستند.

ترانسفورماتور ثانویه اولیه و دوگانه ثانویه.

در اینجا ترانسفورماتور دارای دو سیم پیچ اصلی و دو سیم پیچ ثانویه ، چهار در کل. اتصالات به سیم پیچ های اولیه یا فرعی باید به طور صحیح با ترانسفورماتور ولتاژ دوگانه انجام شود. در صورت اتصال نادرست ، می توان یک قالب مرده ایجاد کرد که معمولاً هنگام انرژی ترانسفورماتور را از بین می برد.

ما قبلاً گفتیم که ترانسفورماتورهای ولتاژ دوگانه می توانند از منبع تغذیه درجات مختلف ولتاژ متصل شوند ، از این رو نام آنها "ترانسفورماتور ولتاژ دوگانه" است. بعنوان مثال ، اجازه دهید بگوییم سیم پیچ اولیه می تواند دارای ولتاژ 240 / 120V در اولیه و 12/24 ولت در ثانویه باشد. برای رسیدن به این هدف ، بنابراین هر یک از دو سیم پیچ اصلی با 120 ولت امتیاز داده می شود ، و هر سیم پیچ ثانویه با 12 ولت امتیاز می یابد. ترانسفورماتور باید به گونه ای متصل شود که هر سیم پیچ اولیه ولتاژ مناسبی را دریافت کند. مدار زیر را در نظر بگیرید.

سری ترانسفورماتور ثانویه متصل:

در اینجا در این مثال ، دو سیم پیچ اولیه دارای درجه اولویت 120 ولت به صورت سری در یک منبع 240 ولت به یکدیگر وصل می شوند زیرا دو سیم پیچ یکسان هستند ، نیمی از ولتاژ تغذیه یعنی 120 ولت در هر سیم پیچ کاهش یافته و همان جریان اصلی همان در هر دو جریان می یابد. دو سیم پیچ ثانویه که در 12 ولت ، 2.5A هر یک به یک سری وصل شده اند ، ولتاژ ترمینال ثانویه که مجموع دو ولتاژ سیم پیچ جداگانه است که 24 ولت دارد.

از آنجایی که دو سیم پیچ به صورت سری به هم وصل می شوند ، همان مقدار جریان در هر سیم پیچ جریان می یابد ، بنابراین جریان ثانویه همان 2.5 آمپر است. بنابراین برای یک سری متصل به ثانویه ، خروجی در مثال بالا با 24 ولت ، 2.5 آمپر امتیاز داده می شود. ترانسفورماتور متصل موازی را در زیر در نظر بگیرید.

ترانسفورماتور ثانویه متصل به موازات:

در اینجا ما دو سیم پیچ اصلی را به طور یکسان نگه داشته ایم اما اکنون دو سیم پیچ ثانویه در یک ترکیب موازی به یکدیگر متصل شده اند. مانند گذشته ، دو سیم پیچ ثانویه در هر دو ولتاژ 12 ولت ، 2.5A قرار دارد ، بنابراین ولتاژ ترمینال ثانویه برابر با 12 ولت خواهد بود اما جریان می افزاید. سپس برای یک ثانویه متصل به موازات ، خروجی در مثال بالا در 12 ولت ، 5.0 آمپر است.

البته ترانسفورماتورهای ولتاژ دوگانه متفاوت مقادیر مختلفی از ولتاژ ثانویه و جریان تولید می کنند اما اصلی آن یکسان است. سیم پیچ های ثانویه باید به درستی به یکدیگر متصل شوند تا ولتاژ یا خروجی جریان مورد نیاز را تولید کنند.

جهت یابی نقاط در سیم پیچ ها برای نشان دادن پایانه هایی که رابطه فاز یکسانی دارند استفاده می شود. به عنوان مثال اتصال دو سیم پیچ ثانویه با هم در جهت یابی نقطه نقطه مقابل باعث می شود که این دو شار مغناطیسی یکدیگر را فسخ کنند و نتیجه آن صفر است.

نوع دیگری از ترانسفورماتور ولتاژ دوگانه که تنها یک سیم پیچ ثانویه را دارد که در مرکز مرکزی آن "شیر" می شود ، ترانسفورماتور Center-tap نام دارد.

ترانسفورماتورهای مرکز Tapped
یک ترانسفورماتور شیر آب مرکزی برای ایجاد دو ولتاژ ثانویه جداگانه ، VA و VB با یک اتصال مشترک طراحی شده است. این نوع پیکربندی ترانسفورماتور منبع تغذیه دو فاز 3 سیم را تولید می کند.

ولتاژهای ثانویه یکسان و متناسب با ولتاژ منبع تغذیه ، VP هستند ، بنابراین توان در هر سیم پیچ یکسان است. ولتاژهای تولید شده در هر یک از سیم پیچ های ثانویه همانطور که نشان داده شده است با نسبت چرخش تعیین می شود.

ترانسفورماتور مرکز شیر:

در بالا ترانسفورماتور معمولی شیر آب را نشان می دهد. نقطه بهره برداری در مرکز دقیق سیم پیچ ثانویه است که یک اتصال مشترک را برای دو ولتاژ ثانویه مساوی اما مخالف برقرار می کند. با استفاده از شیر آب در وسط ، خروجی VA با توجه به زمین از نظر طبیعت مثبت خواهد بود ، در حالی که ولتاژ در ثانویه دیگر ، VB از نظر طبیعت منفی و متضاد خواهد بود ، یعنی آنها 180 درجه الکتریکی خارج از فاز هستند. با همدیگر.

با این وجود ، یک عیب در استفاده از ترانسفورماتور بی سیم مرکز بی اساس وجود دارد و آن این است که می تواند ولتاژهای نامتعادل را در دو سیم پیچ ثانویه به دلیل جریانهای غیر متقارن که به دلیل بارهای نامتوازن در اتصال سوم مشترک جریان دارند ، تولید کند.

ما همچنین می توانیم با استفاده از ترانسفورماتور ولتاژ دوگانه از بالا ، یک ترانسفورماتور شیر آب مرکزی تولید کنیم. با اتصال سیم پیچ های ثانویه به صورت سری ، می توان از لینک مرکز به عنوان شیر استفاده کرد همانطور که نشان داده شده است. اگر خروجی از هر ثانویه V باشد ، ولتاژ خروجی کل برای سیم پیچ ثانویه مطابق شکل 2 ولت برابر خواهد بود.

ترانسفورماتور مرکز شیر با استفاده از ترانسفورماتور ولتاژ دوگانه:

ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ استفاده های زیادی در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی دارند. از آنها می توان برای تأمین ولتاژهای ثانویه مختلف به بارهای مختلف استفاده کرد. از سیم پیچ های آنها به صورت سری و یا ترکیب های موازی به یکدیگر متصل شده تا ولتاژ یا جریان بیشتری را ارائه دهند ، یا اینکه سیم پیچ های ثانویه آنها به صورت سری به هم متصل شده اند تا یک ترانسفورماتور با ضربات مرکزی تولید کنند.

در آموزش بعدی درباره ترانسفورماتور خواهیم دید که Autotransformers چگونه کار می کند و خواهیم دید که آنها فقط یک سیم پیچ اصلی اصلی دارند و سیم پیچ های ثانویه جداگانه ندارند.

ترانسفورماتور خودکار:
سیم پیچ های اولیه و فرعی یک ترانسفورماتور اتوماتیک با هم به صورت الکتریکی و مغناطیسی به یکدیگر متصل می شوند و هزینه را نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی کاهش می دهند.

برخلاف ترانسفورماتور ولتاژ قبلی که دارای دو سیم پیچ الکتریکی به نامهای اصلی و ثانویه است ، یک اتوترانسفورماتور تنها یک سیم پیچ ولتاژ منفرد دارد که برای هر دو طرف مشترک است. این سیم پیچ منفرد در نقاط مختلف در طول طول آن "شیر" می شود تا درصدی از ولتاژ اولیه در بار دوم خود تأمین شود. سپس ترانسفورماتور دارای هسته مغناطیسی معمول است اما فقط یک سیم پیچ دارد که برای مدارهای اولیه و ثانویه مشترک است.

بنابراین در یک ترانسفورمر ترانسفورماتور سیم پیچ های اولیه و ثانویه به صورت الکتریکی و مغناطیسی به یکدیگر وصل می شوند. مهمترین مزیت این نوع طراحی ترانسفورماتور این است که می توان برای همان رده بندی VA ارزان تر ساخت ، اما بزرگترین نقطه ضعف یک ترانسفورماتور خودکار این است که ایزوله سیم پیچ اولیه / ثانویه یک ترانسفورماتور زخم معمولی مضاعف را ندارد.

بخش سیم پیچ تعیین شده به عنوان قسمت اصلی سیم پیچ به منبع تغذیه AC متصل می شود که بخش ثانویه بخشی از این سیم پیچ اصلی است. از یک ترانسفورمر ترانسفورماتور نیز می توان برای برگشت ولتاژ منبع تغذیه به بالا یا پایین با معکوس کردن اتصالات استفاده کرد. اگر اصلی سیم پیچ کل باشد و به یک منبع تغذیه وصل شود ، و مدار ثانویه تنها به بخشی از سیم پیچ وصل می شود ، ولتاژ ثانویه همانطور که نشان داده می شود "پله پایین" می رود.

طراحی خودکار ترانسفورماتور:

هنگامی که IP جریان اصلی در جریان پیکان همانطور که نشان داده شده است ، جریان می یابد ، جریان ثانویه ، IS در جهت مخالف جریان می یابد. بنابراین ، در بخشی از سیم پیچ که ولتاژ ثانویه تولید می کند ، در برابر جریان جاری شده از سیم پیچ ، اختلاف IP و IS است.

Autotransformer همچنین می تواند با بیش از یک نقطه بهره برداری واحد ساخته شود. ترانسفورماتورهای خودکار می توانند برای تأمین نقاط ولتاژ مختلف در امتداد سیم پیچ آن یا افزایش ولتاژ تأمین آن با توجه به ولتاژ تأمین ولتاژ آن همانطور که نشان داده شده است.

ترانسفورماتور خودکار با چندین ضربه بهره برداری:

روش استاندارد برای علامت گذاری سیم پیچ ترانسفورماتور ، برچسب زدن آن با حروف بزرگ (مورد بزرگ) است. برای مثال ، A ، B ، Z و غیره برای مشخص کردن پایان عرضه. معمولاً اتصال خنثی مشترک به عنوان N یا n مشخص شده است. در مورد بهره برداری ثانویه ، تعداد پسوند برای همه نقاط ضربه زدن در امتداد سیم پیچ اصلی ترانسفورماتور خودکار استفاده می شود. این اعداد معمولاً از شماره "1" شروع می شوند و به ترتیب صعودی برای همه نقاط ضربه زدن همانطور که نشان داده شده است ادامه می یابند.

نشانه های ترمینال خودکار ترانسفورماتور:

یک ترانسفورماتور اتو ترانسفورمر است که عمدتا برای تنظیم ولتاژ های خط استفاده می شود تا مقدار آن را تغییر داده یا آن را ثابت نگه دارد. اگر تنظیم ولتاژ توسط مقدار کمی ، بالا یا پایین باشد ، پس نسبت ترانسفورماتور کوچک است زیرا VP و VS تقریبا برابر هستند. IP و IS جریان تقریباً برابر هستند.

بنابراین ، بخشی از سیم پیچ که حامل تفاوت بین دو جریان است ، می تواند از یک اندازه رسانای بسیار کوچکتر ساخته شود ، زیرا جریان ها صرفه جویی بسیار کمتری در هزینه ترانسفورماتور زخم معادل دو برابر دارند.

با این حال ، تنظیم ، القاء نشت و اندازه بدنی (از آنجا که سیم پیچ دوم وجود ندارد) یک ترانسفورماتور خودکار برای یک VA یا رتبه KVA داده شده کمتر از ترانسفورماتور زخم مضاعف است.

ترانسفورماتور اتوماتیک کاملاً واضح تر از ترانسفورماتورهای دو زخم معمولی با همان درجه VA است. هنگام تصمیم گیری در مورد استفاده از ترانسفورماتور اتو ترانسفورمر ، معمولاً هزینه آن با یک نوع زخم معادل دو برابر مقایسه می شود.

این کار با مقایسه مقدار مس ذخیره شده در سیم پیچ انجام می شود. اگر نسبت "n" به عنوان نسبت ولتاژ پایین به ولتاژ بالاتر تعریف شود ، می توان نشان داد که صرفه جویی در مس: n * 100٪ است. به عنوان مثال ، صرفه جویی در مس برای دو ترانسفورماتور خودکار می تواند باشد:

انتقال دهنده خودکار نمونه شماره 1:
یک ترانسفورماتور خودکار برای افزایش ولتاژ از 220 ولت به 250 ولت لازم است. تعداد کل سیم پیچ های سیم پیچ اصلی ترانسفورماتور 2000 است. موقعیت نقطه بهره برداری اولیه ، جریان های اولیه و ثانویه را هنگامی که خروجی در 10KVA قرار دارد و اقتصاد مس ذخیره می شود تعیین کنید.

در ادامه==>

در ادامه==>

بنابراین جریان اصلی 45.4 آمپر است ، جریان ثانویه توسط بار 40 آمپر و 5.4 آمپر در سیم پیچ مشترک جریان می یابد. اقتصاد مس 88٪ است.

معایب یک ترانسفورماتور خودکار:

• ضرر اصلی یک ترانسفورماتور اتو ترانسفورمر این است که ایزولاسیون سیم پیچ اولیه و ثانویه یک ترانسفورماتور زخم معمولی مجهز نیست. سپس با استفاده از ترانسفورماتور اتو ترانسفورمر نمی توان از فشار کمتری برای کاهش ولتاژهای بالاتر به ولتاژهای بسیار پایین تر مناسب برای بارهای کوچکتر استفاده کرد.
• اگر سیم پیچ جانبی ثانویه به مدار باز تبدیل شود ، جریان بار متوقف می شود از طریق سیم پیچ اصلی که عمل ترانسفورماتور را متوقف می کند و باعث می شود ولتاژ اولیه کامل در پایانه های ثانویه اعمال شود.
• اگر مدار ثانویه از وضعیت اتصال کوتاه رنج ببرد ، جریان اولیه حاصل از آن به دلیل افزایش پیوند شار که به ترانسفورماتور تبدیل می شود ، بسیار بزرگتر از یک ترانسفورماتور زخم مضاعف است.
• از آنجا که اتصال خنثی برای سیم پیچ های اصلی و ثانویه مشترک است ، زمینگیر شدن سیم پیچ ثانویه به طور خودکار اصلی زمین است زیرا هیچ جدائی در بین دو سیم پیچ وجود ندارد. ترانسفورماتورهای دو زخمی گاهی برای جداسازی تجهیزات از زمین استفاده می شوند.

ترانسفورماتور خودکار دارای کاربردها و کاربردهای زیادی از جمله شروع موتورهای القایی است که برای تنظیم ولتاژ خطوط انتقال استفاده می شود و در صورت نزدیک بودن نسبت اولیه به ثانویه به وحدت می توان از آن برای تبدیل ولتاژ استفاده کرد.

ترانسفورماتور اتو ترانسفورمر نیز می تواند از طریق ترانسفورماتورهای دو سیم پیچ معمولی با اتصال سیم پیچ های اولیه و فرعی به یکدیگر به صورت سری ساخته شود و بسته به نحوه ایجاد اتصال ، ولتاژ ثانویه ممکن است ولتاژ اولیه را به آن اضافه یا تفریق کند.

ترانسفورماتور متغیر خودکار:
علاوه بر داشتن یک ثانویه ثابت یا ضبط شده که باعث تولید ولتاژ در سطح مشخصی می شود ، کاربرد مفید دیگری از نوع ترانسفورماتور خودکار وجود دارد که می توان از آن برای تولید ولتاژ متغیر AC از منبع تغذیه ولتاژ ثابت استفاده کرد. این نوع ترانسفورماتور خودکار متغیر به طور کلی در آزمایشگاه ها و آزمایشگاه های علمی در مدارس و دانشکده ها استفاده می شود و بیشتر به عنوان متغیر شناخته می شود.

ساخت ترانسفورماتور خودکار متغیر یا متغیر ، همانند نوع ثابت است. سیم پیچ اصلی اولیه پیچیده شده در اطراف هسته مغناطیسی چند لایه مانند ترانسفورماتور خودکار استفاده می شود اما به جای اینکه در برخی از نقاط از پیش تعیین شده بهره برداری برطرف شود ، ولتاژ ثانویه از طریق یک برس کربن گیر می شود.

این برس کربن چرخانده شده و یا اجازه می دهد تا در امتداد بخش در معرض سیم پیچ اصلی بکشید و با تهیه سطح ولتاژ مورد نیاز ، با آن تماس برقرار کنید.

سپس یک ترانسفورماتور متغیر حاوی یک شیر آب متغیر به شکل یک برس کربنی است که سیم پیچ اصلی را که بالا می رود پایین سیم پیچ اصلی را کنترل می کند که طول سیم پیچ ثانویه را کنترل می کند و از این رو ولتاژ خروجی ثانویه کاملاً متغیر است از مقدار ولتاژ تامین اولیه تا صفر ولت.

خود ترانسفورماتور متغیر معمولاً با تعداد قابل توجهی از سیم پیچ های اولیه برای تولید ولتاژ ثانویه طراحی شده است که می تواند از چند ولت به کسری از یک ولت در هر چرخش تنظیم شود. این به این دلیل حاصل می شود که برس یا کشویی کربن همیشه در تماس با یک یا چند چرخش سیم پیچ اصلی است. به عنوان چرخش سیم پیچ اولیه به طور مساوی در طول آن فاصله دارد. سپس ولتاژ خروجی متناسب با چرخش زاویه ای می شود.

ترانسفورماتور خودکار متغیر:

می توانیم ببینیم که متغیر می تواند ولتاژ را بر روی بار صاف از صفر به ولتاژ منبع تغذیه تنظیم کند. اگر ولتاژ منبع تغذیه در بعضی از نقاط در امتداد سیم پیچ اولیه شیر خورده باشد ، آنگاه به طور بالقوه ولتاژ ثانویه خروجی می تواند بالاتر از ولتاژ منبع واقعی باشد. ترانسفورماتور خودکار متغیر همچنین می تواند برای کم نور شدن چراغ ها استفاده شود و در این نوع برنامه ها از آنها استفاده می شود ، بعضاً آنها را "کم نور" می نامند.

Variacs همچنین در کارگاه ها و آزمایشگاه های برق و الکترونیک بسیار مفید است زیرا می توان از آنها برای تهیه منبع متغیر AC استفاده کرد. اما برای اطمینان از عدم وجود ولتاژ تأمین بالاتر در پایانه های ثانویه در شرایط گسل باید احتیاط کرد.

Autotransformer نسبت به ترانسفورماتورهای دو زخم معمولی دارای مزایای بسیاری است. آنها برای رده بندی مشابه VA بسیار کارآمد تر هستند ، از نظر اندازه کوچکتر هستند و از آنجا که در ساخت آنها به مس کمتری نیاز دارند ، هزینه آنها در مقایسه با ترانسفورماتورهای زخمی مضاعف با همان رتبه VA کمتر است. همچنین ، تلفات هسته و مس آنها ، I2R به دلیل مقاومت کمتر و مقاومت در برابر نشت کمتر ، یک تنظیم ولتاژ برتر نسبت به دو ترانسفورماتور سیم پیچ معادل آن ، کمتر است.

در آموزش بعدی درباره ترانسفورماتورها به طراحی دیگری از ترانسفورماتور خواهیم پرداخت که دارای زخم سیم پیچ اولیه معمولی در اطراف هسته آن نیست. این نوع ترانسفورماتور معمولاً ترانسفورماتور جریان نامیده می شود و برای تهیه آمپر و سایر نشانگرهای قدرت الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد.

ترانسفورماتور فعلی:
ترانسفورماتورهای فعلی به عنوان یک پتانسیل ثابت در اولیه ، یک خروجی را متناسب با جریان جاری شده از طریق سیم پیچ اصلی تولید می کنند.

ترانسفورماتور جریان (C.T.) نوعی "ترانسفورماتور ابزار" است که به منظور تولید جریان متناوب در سیم پیچ ثانویه خود متناسب با جریان در اندازه گیری اولیه آن طراحی شده است. ترانسفورماتورهای فعلی جریانهای ولتاژ بالا را به مقدار بسیار کمتری کاهش می دهند و یک روش مناسب برای نظارت ایمن جریان الکتریکی واقعی جریان یافته در یک خط انتقال AC با استفاده از یک آمپتور استاندارد فراهم می کنند. اصلی عملکرد یک ترانسفورماتور جریان اصلی کمی متفاوت از ترانسفورماتور ولتاژ معمولی است.
برخلاف ترانسفورماتور ولتاژ یا نیرو که قبلاً به آن نگاه شده بود ، ترانسفورماتور جریان تنها از یک یا تعداد معدود چرخش به عنوان سیم پیچ اصلی آن تشکیل شده است. این سیم پیچ اصلی می تواند از یک چرخش مسطح منفرد باشد ، یک سیم پیچ از سیم سنگین پیچیده شده در اطراف هسته یا فقط یک هادی یا یک نوار اتوبوس که در داخل سوراخ مرکزی قرار دارد ، همانطور که نشان داده شده است.

ترانسفورماتور جریان معمولی

با توجه به این نوع چیدمان ، ترانسفورماتور فعلی اغلب به عنوان "ترانسفورماتور سری" به عنوان سیم پیچ اصلی که هرگز بیش از چند چرخش چندانی ندارد ، در سری قرار دارد که رسانای حامل فعلی دارای بار است.

سیم پیچ ثانویه ، با این وجود ، ممکن است تعداد زیادی از سیم پیچ های چرخشی را روی هسته لمینت شده از مواد مغناطیسی با ضعف کم زخم کند. این هسته از سطح مقطع بزرگی برخوردار است به طوری که چگالی شار مغناطیسی ایجاد شده با استفاده از سیم سطح مقطع بسیار کوچکتر ، بسته به اینکه چقدر جریان باید پایین بیاید ، بستگی دارد به اینکه چقدر جریان باید پایین بیاید زیرا سعی می کند یک جریان ثابت ، مستقل از متصل باشد. بار.

سیم پیچ ثانویه یک جریان را به صورت یک اتصال کوتاه ، به شکل یک آمپر یا به یک مقاومت مقاومت وارد می کند تا اینکه ولتاژ ناشی از ثانویه به اندازه کافی بزرگ باشد تا هسته را اشباع کند و یا باعث خرابی بیش از حد ولتاژ شود.

برخلاف ترانسفورماتور ولتاژ ، جریان اصلی یک ترانسفورماتور جریان وابسته به جریان بار ثانویه نیست بلکه در عوض توسط یک بار خارجی کنترل می شود. جریان ثانویه معمولاً برای رتبه بندی جریان اصلی اولیه بیشتر در استاندارد 1 آمپر یا 5 آمپر است.

سه نوع اصلی ترانسفورماتور جریان وجود دارد: زخم ، تیروئید و میله.

• ترانسفورماتور جریان زخم - سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور بصورت فیزیکی به صورت سری با هادی که جریان اندازه گیری شده را در جریان دارد متصل می شود. بزرگی جریان ثانویه به نسبت چرخش ترانسفورماتور بستگی دارد.
• ترانسفورماتور جریان Toroidal - اینها حاوی سیم پیچ اولیه نیستند. در عوض ، خط حامل جریان جاری در شبکه از طریق یک پنجره یا سوراخ در ترانسفورماتور toroidal پیچ می شود. بعضی از ترانسفورماتورهای جریان دارای "هسته تقسیم شده" هستند که اجازه می دهد بدون اتصال مدار که به آن وصل شده است ، آن را باز ، نصب و بسته کنید.
• ترانسفورماتور جریان از نوع نوار - در این نوع ترانسفورماتور جریان از کابل یا نوار باس مدار اصلی به عنوان سیم پیچ اصلی استفاده می شود ، که معادل یک چرخش است. آنها کاملاً از ولتاژ بالای کار سیستم عایق بندی شده و معمولاً به وسیله حمل جریان فعلی پیچ می شوند.

ترانسفورماتورهای فعلی می توانند سطح فعلی از هزاران آمپر را به یک خروجی استاندارد از یک نسبت معلوم به 5 آمپر یا 1 آمپر برای کارکرد طبیعی کاهش یا "کاهش دهند". بنابراین ، ابزار و دستگاه های کنترل کوچک و دقیق می توانند با CT استفاده شوند زیرا آنها به دور از خطوط ولتاژ بالا ولتاژ عایق بندی شده اند. انواع مختلفی از برنامه های اندازه گیری و کاربرد برای ترانسفورماتورهای فعلی از قبیل با Wattmeter ، کنتور برق ، متر وات ساعت ، رله محافظ و یا به عنوان سیم پیچهای مسافرتی در مدارهای مغناطیسی یا MCB وجود دارد.

ترانسفورماتور فعلی:

به طور کلی ترانسفورماتورها و آمپتورهای فعلی با هم به عنوان یک جفت همسان استفاده می شوند که در آن طراحی ترانسفورماتور جریان به گونه ای است که حداکثر جریان ثانویه مربوط به یک انحراف کامل در مقیاس را در آمپتور ارائه می دهد. در بیشتر ترانسفورماتورهای فعلی ، نسبت چرخش معکوس تقریبی بین دو جریان در سیم پیچ های اولیه و ثانویه وجود دارد. به همین دلیل است که کالیبراسیون CT معمولاً برای نوع خاصی از آمپومتر است.

بیشتر ترانسفورماتورهای فعلی دارای درجه ثانویه استاندارد از 5 آمپر هستند و جریانهای اصلی و ثانویه به عنوان نسبت مانند 100/5 بیان می شوند. این بدان معناست که جریان اولیه 20 برابر بیشتر از جریان ثانویه است بنابراین وقتی 100 آمپر در هادی اصلی جریان می یابد ، منجر به جریان 5 آمپر در سیم پیچ ثانویه خواهد شد. ترانسفورماتور فعلی می گویند 500/5 ، 5 آمپر در ثانویه برای 500 آمپر در هادی اولیه ، 100 برابر بیشتر تولید می کند.

با افزایش تعداد سیم پیچ های ثانویه ، Ns ، جریان ثانویه می تواند خیلی کوچکتر از جریان موجود در مدار اولیه باشد که اندازه گیری می شود زیرا با افزایش Ns ، به نسبت متناسب کاهش می یابد. به عبارت دیگر ، تعداد چرخش و جریان در سیم پیچ های اولیه و فرعی با نسبت معکوس مرتبط است.

یک ترانسفورماتور جریان ، مانند هر ترانسفورماتور دیگر ، باید معادله آمپر-نوبت را برآورده کند و از آموزش ما در مورد ترانسفورماتورهای ولتاژ زخم مضاعف می دانیم که این نسبت چرخش برابر است با:

که از آن دریافت می کنیم:

نسبت فعلی نوسانات را تعیین می کند و از آنجا که اولیه معمولاً از یک یا دو چرخش تشکیل می شود در حالی که ثانویه می تواند چند صد چرخش داشته باشد ، نسبت بین اولیه و ثانویه می تواند بسیار بزرگ باشد. به عنوان مثال ، فرض کنید که رتبه فعلی سیم پیچ اولیه 100A است. سیم پیچ ثانویه دارای درجه استاندارد 5A است. سپس نسبت جریانهای اصلی و ثانویه 100A-5A یا 20: 1 است. به عبارت دیگر ، جریان اولیه 20 برابر بیشتر از جریان ثانویه است.

البته لازم به ذکر است که یک ترانسفورماتور فعلی به عنوان 100/5 دارای رتبه ای برابر با 20/1 یا زیرمجموعه های 100/5 نیست. این امر به این دلیل است که نسبت 100/5 "رتبه فعلی ورودی / خروجی" را نشان می دهد و نه نسبت واقعی جریانهای اولیه به ثانویه. همچنین توجه داشته باشید که تعداد چرخش ها و جریان در سیم پیچ های اولیه و فرعی به نسبت معکوس مربوط می شود.

اما تغییرات نسبتاً بزرگی در یک نسبت چرخش ترانسفورماتور جریان می تواند با تغییر چرخش اولیه از طریق پنجره CT حاصل شود که در آن یک چرخش اولیه برابر است با یک پاس و بیش از یک عبور از پنجره منجر به تغییر در نسبت الکتریکی می شود.

به عنوان مثال ، یک ترانسفورماتور جریان با رابطه مثلاً ، 300 / 5A را می توان با عبور از رسانای اصلی اصلی از طریق پنجره داخلی آن ، دو یا سه برابر همانطور که نشان داده شده است ، به یکی دیگر از 150 / 5A یا حتی 100 / 5A تبدیل کرد. این اجازه می دهد تا یک ترانسفورماتور جریان با ارزش بالاتر حداکثر جریان خروجی آمپومتر را هنگام استفاده در خطوط جریان اصلی اصلی فراهم کند.

نسبت مبدل اولیه ترانسفورماتور فعلی:

نمونه ترانسفورماتور فعلی شماره 1:
یک ترانسفورماتور جریان نوار که دارای 1 نوبت اولیه و 160 نوبت در ثانویه آن است با استفاده از یک آمپر اندازه گیری استاندارد که دارای مقاومت داخلی 0.2Ω است مورد استفاده قرار می گیرد. آمپر لازم است تا هنگامی که جریان اصلی 800 آمپر باشد ، انحراف کامل را نشان دهد. حداکثر ولتاژ جریان ثانویه و ثانویه را در امتداد محاسبه کنید.

جریان ثانویه:

ولتاژ در سراسر آمپر:

در بالا می توانیم ببینیم که از آنجا که ثانویه ترانسفورماتور جریان در امتداد متصل است ، که مقاومت بسیار کمی دارد ، افت ولتاژ در سیم پیچ ثانویه تنها در ولتاژ اولیه کامل 1.0 ولت است.

با این حال ، اگر آمپر حذف شد ، سیم پیچ ثانویه به طور مؤثر باز می شود و بنابراین ترانسفورماتور به عنوان ترانسفورماتور پله ای عمل می کند. این امر تا حدودی به دلیل افزایش بسیار زیاد شار مغناطیسی در هسته ثانویه است زیرا واکنش نشت ثانویه ولتاژ ناشی از ثانویه را تحت تأثیر قرار می دهد زیرا هیچ جریان متضاد در سیم پیچ ثانویه برای جلوگیری از این امر وجود ندارد.

نتایج یک ولتاژ بسیار زیاد ناشی از سیم پیچ ثانویه است که برابر است با: Vp (Ns / Np) که در طول سیم پیچ ثانویه ایجاد می شود. به عنوان مثال ، فرض کنید ترانسفورماتور فعلی ما از بالا در خط برق سه فاز 480 ولت به زمین استفاده می شود. از این رو:

این ولتاژ بالا به این دلیل است که نسبت ولت به هر چرخش در سیم پیچ های اولیه و ثانویه تقریباً ثابت است و همانطور که Vs = Ns * Vp مقادیر Ns و Vp مقادیر زیادی دارند ، بنابراین Vs بسیار بالا است.

به همین دلیل یک ترانسفورماتور جریان هرگز نباید در هنگام جریان جریان اصلی اصلی از آن عبور کند و یا بدون بار متصل کار کند ، همانطور که یک ترانسفورماتور ولتاژ هرگز نباید در یک اتصال کوتاه کار کند. اگر آمپر (یا بار) از بین برود ، ابتدا باید یک اتصال کوتاه در میان ترمینالهای ثانویه قرار گیرد تا خطر شوک از بین برود.

این ولتاژ بالا به این دلیل است که وقتی ثانویه به صورت باز است هسته آهن ترانسفورماتور در درجه بالایی از اشباع کار می کند و با هیچ چیزی برای متوقف کردن آن ، یک ولتاژ ثانویه غیر طبیعی بزرگ ایجاد می کند و در مثال ساده ما در بالا ، این محاسبه شد در 76.8kV !. اگر ولتاژ CT به طور تصادفی لمس شود ، این ولتاژ ثانویه بالا می تواند به عایق آسیب برساند یا باعث ایجاد شوک الکتریکی شود.

ترانسفورماتورهای کنونی:
در حال حاضر انواع مختلفی از ترانسفورماتورهای فعلی موجود است. نوع محبوب و قابل حمل که می تواند برای اندازه گیری بار مدار استفاده شود ، همانطور که نشان داده می شود "متر گیره" است.

گیره سنج ها را به اطراف یک هادی حامل جریان باز و بسته کرده و جریان آن را با تعیین میدان مغناطیسی اطراف آن اندازه گیری می کنید ، یک خوانش اندازه گیری سریع را معمولاً در صفحه نمایش دیجیتالی بدون قطع یا باز کردن مدار تهیه می کنید.

و همچنین نوع گیربکس دستی نوع CT ، ترانسفورماتورهای جریان اصلی اسپلیت در دسترس هستند که دارای یک انتهای قابل جابجایی هستند به طوری که مجبور به بار یا نوار اتوبوس برای نصب آن از هم جدا نیستند. اینها برای اندازه گیری جریان از 100 تا 5000 آمپر ، اندازه پنجره مربع از 1 ″ تا بیش از 12 ″ (25 تا 300 میلی متر) در دسترس هستند.

سپس به طور خلاصه ، ترانسفورماتور کنونی ، (CT) نوعی ترانسفورماتور ابزار است که برای تبدیل جریان اولیه به جریان ثانویه از طریق یک رسانه مغناطیسی استفاده می شود. سیم پیچ های ثانویه آن جریان بسیار کاهش یافته ای را ارائه می دهد که می تواند برای تشخیص شرایط جریان زیاد ، زیر سطح ، اوج یا میانگین جریان استفاده شود.

سیم پیچ اصلی ترانسفورماتور فعلی همیشه به صورت سری متصل می شود و باعث می شود که به عنوان ترانسفورماتور سری نیز مورد استفاده قرار گیرد. جریان ثانویه اسمی برای سهولت در اندازه گیری در 1A یا 5A قرار دارد. ساخت و ساز می تواند یک نوبت اولیه اصلی باشد که در انواع توروئیدال ، دونات یا نوار یا چند نوبت اولیه زخم معمولاً برای نسبت های کم جریان وجود دارد.

ترانسفورماتورهای فعلی قرار است به عنوان دستگاههای جریان متناسب استفاده شوند. بنابراین سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فعلی هرگز نباید در یک مدار باز کار کند ، همانطور که یک ترانسفورماتور ولتاژ هرگز نباید در یک اتصال کوتاه کار کند.

ولتاژهای بسیار زیاد ناشی از اتصال باز مدار ثانویه یک ترانسفورماتور جریان انرژی است ، بنابراین در صورت حذف آمپر یا در صورت استفاده از CT ، قبل از روشن شدن سیستم ، ترمینالهای آنها باید کوتاه باشد.

در آموزش بعدی در مورد ترانسفورماتورها خواهیم دید که چه اتفاقی می افتد وقتی سه ترانسفورماتور جداگانه را در یک ستاره یا پیکربندی دلتا به هم وصل می کنیم تا یک ترانسفورماتور قدرت بزرگتر به نام ترانسفورماتور سه فاز استفاده شده برای تهیه منابع 3 فاز استفاده کنیم.

ترانسفورماتور سه فاز:
ترانسفورماتورهای سه فاز ستون فقرات توزیع انرژی الکتریکی اعم از سیم پیچ های دلتا یا ستاره متصل هستند.

تاکنون ما به ساخت و بهره برداری از ترانسفورماتور ولتاژ تک سیم ، دو فاز که می توان از آن استفاده کرد ، توجه و ولتاژ ثانویه آن را با توجه به ولتاژ منبع اولیه افزایش یا کاهش می دهیم. اما ترانسفورماتورهای ولتاژ همچنین می توانند برای اتصال نه تنها به یک فاز واحد ساخته شوند ، بلکه برای ترکیبیهای دو فاز ، سه فاز ، شش فاز و حتی ترکیبی دقیق برای بعضی از ترانسفورماتورهای اصلاح DC ساخته شده است.

اگر سه ترانسفورماتور تک فاز بگیریم و سیم پیچ های اصلی آنها را به یکدیگر و سیم پیچ های ثانویه آنها را در یک پیکربندی ثابت به یکدیگر وصل کنیم ، می توانیم از ترانسفورماتورها در یک منبع سه فاز استفاده کنیم.

سه فاز ، همچنین به عنوان منابع 3 فاز یا 3φ برای تولید برق ، انتقال و توزیع و همچنین برای کلیه مصارف صنعتی استفاده می شود. منابع سه فاز نسبت به توان تک فاز دارای مزایای الکتریکی زیادی هستند و هنگام در نظر گرفتن ترانسفورماتورهای سه فاز باید با سه ولتاژ متناوب و جریان های متفاوت در فاز زمان 120 درجه مطابق شکل زیر برخورد کنیم.

ولتاژ و جریان سه فاز:

جایی که: VL ولتاژ خط به خط است ، و VP ولتاژ فاز تا خنثی است.
ترانسفورماتور نمی تواند به عنوان وسیله تغییر فاز عمل کند و تک فاز را به سه فاز یا سه فاز به تک فاز تبدیل کند. برای اینکه اتصالات ترانسفورماتور با منابع سه فاز سازگار باشد ، لازم است که آنها را به روشی خاص به هم وصل کنیم تا یک پیکربندی ترانسفورماتور سه فاز ایجاد شود.

ترانسفورماتور سه فاز یا 3φ را می توان با اتصال سه ترانسفورماتور تک فاز ساخته و از این طریق یک بانک ترانسفورماتور سه فاز به اصطلاح تشکیل داد ، یا با استفاده از یک ترانسفورماتور سه فاز از پیش مونتاژ و متعادل که شامل سه جفت تک است. سیم پیچ های فاز نصب شده بر روی یک هسته تک لایه.

از مزایای ساخت ترانسفورماتور سه فاز منفرد این است که برای همان رتبه بندی kVA از سه ترانسفورماتور منفرد تک فاز که به هم متصل هستند کوچکتر ، ارزانتر و سبک تر خواهد بود زیرا هسته مس و آهن به طور مؤثرتر مورد استفاده قرار می گیرند. روش های اتصال سیم پیچ های اولیه و فرعی همان است ، چه با استفاده از فقط یک ترانسفورماتور سه فاز یا سه ترانسفورماتور جداگانه تک فاز. مدار زیر را در نظر بگیرید:

سه اتصال ترانسفورماتور فاز:

سیم پیچ های اولیه و ثانویه یک ترانسفورماتور را می توان در پیکربندی های مختلف وصل کرد همانطور که نشان داده می شود تقریباً هر نوع نیاز را برآورده می کند. در مورد سیم پیچ ترانسفورماتور سه فاز ، سه شکل اتصال امکان پذیر است: "ستاره" (wye) ، "دلتا" (مش) و "ستاره به هم پیوسته" (zig-zag).

ترکیب این سه سیم پیچ بسته به ترانسفورماتور ممکن است با دلتا اصلی متصل و وابسته به ستاره ثانویه یا ستاره دلتا ، ستاره ستاره یا دلتا-دلتا باشد. هنگامی که ترانسفورماتورها برای تهیه سه مرحله یا بیشتر استفاده می شوند ، معمولاً به ترانسفورماتور پلی فاز گفته می شود.

تنظیمات ستاره و ترانسفورماتور سه فاز ترانسفورماتور
اما منظور ما از "ستاره" (همچنین به عنوان Wye شناخته می شود) و "دلتا" (همچنین به عنوان مش نیز شناخته می شود) در هنگام ارتباط با ترانسفورماتورهای سه فاز. ترانسفورماتور سه فاز دارای سه مجموعه سیم پیچ اولیه و فرعی است. بسته به نحوه اتصال این مجموعه های سیم پیچ ، تعیین می کند که آیا این اتصال یک پیکربندی ستاره است یا دلتا.

سه ولتاژ موجود ، که خود هر یک با 120 درجه الکتریکی از دیگری جابجا شده اند ، نه تنها در مورد نوع اتصالات الکتریکی مورد استفاده در دو طرف اصلی و فرعی تصمیم گرفتند ، بلکه جریان جریان ترانسفورماتورها را تعیین می کنند.

با سه ترانسفورماتور تک فاز به هم متصل می شوند ، شار مغناطیسی در سه ترانسفورماتور در فاز 120 درجه ی زمانی متفاوت است. با یک ترانسفورماتور سه فاز ، سه شار مغناطیسی در هسته وجود دارد که در فاز زمانی 120 درجه متفاوت است.

روش استاندارد برای علامت گذاری سیم پیچ های ترانسفورماتور سه فاز ، برچسب زدن سه سیم پیچ اصلی با حروف بزرگ (مورد بزرگ) A ، B و C است که برای نشان دادن سه مرحله جداگانه RED ، YELLOW و BLUE استفاده می شود. سیم پیچ های ثانویه با حروف کوچک (مورد کوچک) a ، b و c نشانه گذاری شده اند. هر سیم پیچ دارای دو انتهای است که به طور عادی دارای برچسب 1 و 2 هستند به طور مثال ، سیم پیچ دوم اولیه به پایان می رسد که برچسب آن B1 و B2 خواهد بود ، در حالی که سیم پیچ سوم ثانویه همانطور که نشان داده شده برچسب C1 و c2 خواهد بود.

تنظیمات ترانسفورماتور ستاره و دلتا:

نمادها معمولاً در ترانسفورماتور سه فاز استفاده می شوند تا نوع یا انواع اتصالات مورد استفاده با مورد بزرگ Y برای ستاره متصل شده ، D برای دلتا متصل و Z برای سیم پیچ های اولیه ستاره به هم پیوسته ، با موارد کمتر y ، d و z برای ثانویه مربوطه آنها مشخص شود. . سپس ، Star-Star به Yy اختصاص داده می شود ، Delta-Delta با عنوان Dd و ستاره بهم پیوسته به ستاره به هم پیوسته Zz برای انواع مشابه ترانسفورماتورهای متصل می شود.

شناسایی سیم پیچ ترانسفورماتور:

اکنون می دانیم که چهار ترانسفورم تک فاز ممکن است بین مدارهای سه فاز اولیه و ثانویه آنها به هم وصل شوند. این چهار تنظیم استاندارد به شرح زیر است: Delta-Delta (Dd) ، Star-Star (Yy) ، Star-Delta (Yd) و Delta-Star (Dy).

ترانسفورماتورها برای کار با ولتاژ بالا با اتصالات ستاره از مزیت کاهش ولتاژ روی ترانسفورماتور جداگانه ، کاهش تعداد چرخش های مورد نیاز و افزایش اندازه هادی ها ، عایق کاری سیم پیچ سیم پیچ راحت تر و ارزان تر از ترانسفورماتورهای دلتا برخوردار هستند.

با این وجود اتصال دلتا-دلتا یک مزیت بزرگ نسبت به پیکربندی ستاره دلتا دارد ، به این ترتیب که اگر یک ترانسفورماتور از یک گروه سه نفره معیوب یا غیرفعال شود ، دو حالت باقی مانده همچنان به ارائه قدرت سه فاز با ظرفیتی برابر با تقریباً دو سوم از خروجی اصلی از واحد ترانسفورماتور.

اتصالات دلتا و ترانسفورماتور ترانسفورماتور:

در گروه ترانسفورماتور متصل به دلتا (Dd) ، ولتاژ خط ، VL برابر با ولتاژ منبع تغذیه است ، VL = VS. اما جریان در هر سیم پیچ فاز به شرح زیر است: 1 / √ 3 × IL جریان خط ، که در آن IL جریان خط است.

یکی از مضرات ترانسفورماتورهای سه فاز دلتا متصل این است که هر ترانسفورماتور باید برای ولتاژ تمام خط ، (در مثال ما بالاتر از 100 ولت) و برای 57.7 درصد ، جریان خط زخم شود. تعداد بیشتر چرخش های سیم پیچ به همراه عایق بین چرخش ، نیاز به کویل بزرگتر و گرانتر از اتصال ستاره دارد. نقطه ضعف دیگر ترانسفورماتورهای سه فاز متصل به دلتا این است که هیچ اتصال "خنثی" یا مشترک وجود ندارد.

در آرایش ستارگان (Yy) ، (wye-wye) ، هر ترانسفورماتور دارای یک ترمینال است که به یک محل اتصال مشترک متصل است یا یک نقطه خنثی با سه انتهای باقی مانده سیم پیچ های اصلی متصل به منبع تغذیه سه فاز. تعداد چرخش در سیم پیچ ترانسفورماتور برای اتصال ستاره 57.7 درصد است ، از مورد نیاز برای اتصال دلتا.

اتصال ستاره به استفاده از سه ترانسفورماتور نیاز دارد و در صورت خراب شدن یا ترانسفورماتور یکی از ترانسفورماتورها ، ممکن است کل گروه غیرفعال شود. با این وجود ، ترانسفورماتور سه فاز متصل به ستاره به خصوص در سیستم های توزیع نیروی برق بسیار مناسب و مقرون به صرفه است ، به این ترتیب که یک سیم چهارم ممکن است به عنوان یک نقطه خنثی متصل شود ، (n) از سه ثانویه متصل به ستاره همانطور که نشان داده شده است.

اتصالات ستاره و ستاره ترانسفورماتور:

ولتاژ بین هر خط از ترانسفورماتور سه فاز "ولتاژ خط" ، VL گفته می شود ، در حالی که ولتاژ بین هر خط و نقطه خنثی ترانسفورماتور متصل به ستاره "ولتاژ فاز" ، VP نامیده می شود. این ولتاژ فاز بین نقطه خنثی و هر یک از اتصالات خط 1/3 × VL ولتاژ خط است. سپس در بالا ، ولتاژ فاز جانبی اصلی ، VP به عنوان داده می شود.

جریان ثانویه در هر مرحله از یک گروه از ترانسفورماتورهای متصل به ستاره ، همان جریان جریان خط منبع و سپس IL = IS است.

سپس رابطه بین ولتاژ های خط و فاز و جریان ها در یک سیستم سه فاز را می توان به صورت خلاصه بیان کرد:

ولتاژ و جریان سه فاز:

در جایی که دوباره ، VL ولتاژ خط به خط است ، و VP ولتاژ فاز به خنثی در طرف اصلی یا ثانویه است.

سایر اتصالات ممکن برای ترانسفورماتورهای سه فاز عبارتند از ستاره دلتا Yd ، جایی که سیم پیچ اصلی به ستاره متصل است و ثانویه متصل به دلتا یا Delta-Star Dy با یک اتصال اولیه دلتا و ثانویه متصل به ستاره است.

ترانسفورماتورهای متصل به ستاره دلتا به طور گسترده ای در توزیع انرژی کم با سیم پیچ های اصلی استفاده می شوند که یک بار متعادل سه سیم را به شرکت خدمات ارائه می دهد در حالی که سیم پیچ های ثانویه اتصال بی سیم یا خاکی مورد نیاز 4 سیم را فراهم می کند.

هنگامی که اولیه و ثانویه انواع مختلفی از اتصالات سیم پیچ ، ستاره یا دلتا دارند ، نسبت کلی چرخش ترانسفورماتور پیچیده تر می شود. اگر یک ترانسفورماتور سه فاز به عنوان دلتا-دلتا (Dd) یا ستاره-ستاره (Yy) متصل شود ، ترانسفورماتور می تواند به طور بالقوه نسبت چرخش 1: 1 داشته باشد. یعنی ولتاژهای ورودی و خروجی برای سیم پیچ ها یکسان هستند.

با این حال ، اگر ترانسفورماتور 3 فاز به ستاره دلتا متصل باشد ، (Yd) هر سیم پیچ اصلی متصل به ستاره ولتاژ فاز ، VP از منبع را دریافت می کند ، که برابر است با 1 / √ 3. VL.

سپس هر سیم پیچ ثانویه مربوطه از این ولتاژ ناشی می شود و از آنجا که این سیم پیچ ها به هم متصل هستند ، ولتاژ 1 / √ 3 × VL به ولتاژ خط ثانویه تبدیل می شود. سپس با یک نسبت چرخش 1: 1 ، یک ترانسفورماتور متصل به ستاره دلتا یک نسبت ولتاژ خط به پایین 3: 1 را فراهم می کند.

سپس برای یک ترانسفورماتور متصل به ستاره-دلتا (Yd) نسبت چرخش تبدیل می شود:

نسبت چرخش ستاره-دلتا:

به همین ترتیب ، برای ترانسفورماتور متصل به دلتا ستاره (Dy) ، با نسبت چرخش 1: 1 ، ترانسفورماتور یک نسبت ولتاژ خط پله 1: √3 را فراهم می کند. سپس برای ترانسفورماتور متصل به دلتا ستاره نسبت چرخش تبدیل می شود:

نسبت چرخش دلتا-ستاره:

سپس برای چهار پیکربندی اصلی ترانسفورماتور سه فاز ، می توانیم ولتاژ ها و جریانهای ثانویه ترانسفورماتور را با توجه به ولتاژ خط اولیه ، VL و جریان اصلی خط IL آن ، همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است ، لیست کنیم.

ولتاژ و جریان خط ترانسفورماتور سه فاز:

از کجا: n برابر است با "نسبت چرخش" ترانسفورماتور (T.R.) از تعداد سیم پیچ های ثانویه NS ، تقسیم بر تعداد سیم پیچ های اولیه NP. (NS / NP) و VL ولتاژ خط به خط است که VP ولتاژ فاز تا خنثی است.

مثال ترانسفورماتور سه فاز
سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور 50VA متصل به دلتا ستاره (Dy) متصل به سه فاز 100 ولت ، 50 هرتز است. اگر ترانسفورماتور دارای 500 نوبت اولیه و 100 سیم پیچ ثانویه است ، ولتاژ و جریان جانبی ثانویه را محاسبه کنید.

داده های داده شده: امتیاز ترانسفورماتور ، 50VA ، ولتاژ تأمین ، 100 ولت ، چرخش اولیه 500 ، نوبت ثانویه ، 100.

سپس قسمت ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ خط را تأمین می کند ، ولتاژ VL در حدود 35 ولت ولتاژ فاز ، VP 20v در 0.834 آمپر.

ساخت و ساز ترانسفورماتور سه فاز
ما قبلاً گفتیم كه ترانسفورماتور سه فاز به طور موثری سه ترانسفورماتور تك فاز به هم پیوسته در یك هسته چند لایه است و با تلفیق سه سیم پیچ بر روی یك مدار مغناطیسی واحد همانطور كه نشان داده می شود می توان صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ، اندازه و وزن حاصل كرد.

یک ترانسفورماتور سه فاز به طور کلی دارای سه مدار مغناطیسی است که در هم تنیده شده اند تا یک توزیع یکنواخت از شار دی الکتریک بین سیم پیچ های ولتاژ بالا و پایین را ارائه دهند. استثناء این قانون ، ترانسفورماتور نوع پوسته سه فاز است. در نوع ساخت و ساز پوسته ، حتی اگر سه هسته با هم باشند ، آنها به هم پیوسته نیستند.

ساخت و ساز ترانسفورماتور سه فاز:

ترانسفورماتور سه فاز از نوع هسته سه پایه است که متداول ترین روش ساخت ترانسفورماتور سه فاز است که اجازه می دهد تا فازها به صورت مغناطیسی در ارتباط باشند. شار هر اندام از دو اندام دیگر برای مسیر برگشت خود با سه شار مغناطیسی در هسته ایجاد شده توسط ولتاژهای خط که در فاز زمانی 120 درجه متفاوت است استفاده می کند. بنابراین شار هسته تقریباً سینوسی باقی مانده و یک ولتاژ تأمین ثانویه سینوسی تولید می کند.

ساخت ترانسفورماتور سه فاز از نوع پنج دانه ای پوسته از نوع سنگین تر و گران قیمت تر است. از هسته های پنج اندام معمولاً برای ترانسفورماتورهای بسیار بزرگ استفاده می شود زیرا می توان با کاهش ارتفاع ساخت. مواد اصلی ترانسفورماتور از نوع پوسته ، سیم پیچ برقی ، محفظه فولادی و خنک کننده تقریباً مشابه انواع بزرگتر تک فاز است.

ترانسفورماتور صوتی:
ترانسفورماتورهای صوتی برای استفاده در برنامه های تقویت کننده صوتی برای اتصال و تقویت امپدانس تقویت کننده ها و بلندگوها طراحی شده اند.

علاوه بر پله (افزایش) یا پایین آمدن (کاهش) ولتاژ سیگنال ، ترانسفورماتورها یکی دیگر از خاصیت های مفید دیگر ، انزوا نیز دارند. از آنجایی که بین سیم پیچ های اصلی و فرعی آنها ارتباط مستقیمی برق وجود ندارد ، ترانسفورماتورها ایزوله الکتریکی کاملی را بین مدارهای ورودی و خروجی آنها برقرار می کنند و از این خاصیت ایزوله نیز می توان در بین آمپلی فایر و بلندگو استفاده کرد.

ما در این بخش در مورد ترانسفورماتورها دیدیم که یک ترانسفورماتور وسیله ای الکتریکی است که به یک سیگنال ورودی سینوسی (مانند سیگنال صوتی یا ولتاژ) اجازه می دهد سیگنال یا ولتاژ خروجی را تولید کند بدون اینکه طرف ورودی و طرف خروجی از لحاظ جسمی به هر یک وصل شوند. دیگر. این اتصال با داشتن دو (یا بیشتر) سیم سیم (به نام سیم پیچ) سیم پیچ عایق عایق شده در اطراف هسته آهن نرم مغناطیسی حاصل می شود.

هنگامی که یک سیم سیگنال AC به سیم پیچ ورودی اصلی اعمال می شود ، یک سیم سیگنال AC مربوطه در سیم پیچ ثانویه خروجی به دلیل اتصال القایی هسته آهن نرم ظاهر می شود. نسبت چرخش بین سیمهای ورودی و خروجی باعث افزایش یا کاهش سیگنال کاربردی در عبور از ترانسفورماتور می شود.

سپس ترانسفورماتورهای صوتی را می توان نوع پله ای یا پله پائین در نظر گرفت ، اما به جای اینکه برای تولید یک ولتاژ ولتاژ خاص زخم برداشته شود ، ترانسفورماتورهای صوتی عمدتا برای تطبیق امپدانس طراحی می شوند. همچنین یک ترانسفورماتور با نسبت چرخش 1: 1 ، ولتاژ یا سطح جریان را تغییر نمی دهد بلکه در عوض مدار اولیه را از سمت ثانویه جدا می کند. این نوع ترانسفورماتور معمولاً به عنوان یک ترانسفورماتور Isolation شناخته می شود.

ترانسفورماتورها دستگاه هوشمند نیستند ، اما می توانند به عنوان دستگاههای دو طرفه مورد استفاده قرار گیرند تا سیم پیچ ورودی اصلی عادی بتواند به یک سیم پیچ خروجی تبدیل شود و سیم پیچ خروجی ثانویه عادی می تواند به ورودی تبدیل شود و به دلیل همین ماهیت دو طرفه ، ترانسفورماتورها هنگام استفاده می توانند سیگنال افزایش را ارائه دهند. در یک جهت یا از بین رفتن سیگنال در زمان معکوس برای کمک به همخوانی سطح سیگنال یا ولتاژ بین دستگاه های مختلف.

توجه داشته باشید که یک ترانسفورماتور منفرد می تواند چندین سیم پیچ اصلی یا ثانویه داشته باشد و این سیم پیچ ها همچنین ممکن است دارای چندین اتصالات الکتریکی یا "شیر" باشند. مزیت ترانسفورماتورهای صوتی چند ضربه ای این است که آنها امپدانس های الکتریکی مختلف و همچنین نسبت های سود و زیان مختلف را ارائه می دهند و آنها را برای تطبیق امپدانس تقویت کننده ها و بارهای بلندگو مفید می کند.

همانطور که از نام آنها پیداست ، ترانسفورماتورهای صوتی برای کار در باند صوتی فرکانس ها طراحی شده اند و به همین ترتیب می توانند برنامه هایی را در مرحله ورودی (میکروفون) ، مرحله خروجی (بلندگوها) ، اتصال بین مرحله ای و همچنین تطبیق امپدانس تقویت کننده ها داشته باشند. در همه موارد ، پاسخ فرکانس ، امپدانس اولیه و ثانویه و توانایی های قدرت باید در نظر گرفته شود.

ترانسفورماتورهای سازگار با صدا و امپدانس در طراحی با ولتاژ با فرکانس پایین و ترانسفورماتور قدرت مشابه هستند ، اما آنها در فرکانس بسیار وسیع تری از فرکانسها کار می کنند. به عنوان مثال ، دامنه صوتی 20 هرتز تا 20kHz. ترانسفورماتورهای صوتی همچنین می توانند DC را در یک یا چند سیم پیچ خود برای استفاده در برنامه های صوتی دیجیتال و همچنین تبدیل ولتاژ و جریان در فرکانس بالا انجام دهند.

تطبیق مقاومت به ترانسفورماتور صوتی
یکی از کاربردهای اصلی ترانسفورماتورهای فرکانس صوتی ، تطبیق امپدانس است. ترانسفورماتورهای صوتی برای متعادل کردن آمپلی فایرها و بارهای با هم که دارای امپدانس های ورودی / خروجی متفاوت هستند برای رسیدن به حداکثر انتقال نیرو ایده آل هستند.

به عنوان مثال ، یک امپدانس بلندگو معمولی بین 4 تا 16 اهم است در حالی که امپدانس مرحله خروجی آمپلی فایر ترانزیستور می تواند چند صد اهم باشد. نمونه بارز آن Transformer صوتی LT700 است که می تواند در مرحله خروجی یک تقویت کننده برای رانندگی یک بلندگو استفاده شود.

ما می دانیم که برای ترانسفورماتور ، نسبت بین تعداد سیم پیچ سیم پیچ اولیه (NP) به تعداد سیم پیچ های سیم پیچ ثانویه (NS) روشن می شود "نسبت نوبت" نامیده می شود. از آنجا که همان مقدار ولتاژ در هر چرخش تک سیم پیچ در هر دو سیم پیچ ایجاد می شود ، بنابراین نسبت ولتاژ اولیه به ثانویه (VP / VS) همان مقدار نوبت خواهد بود.

ترانسفورماتورهای صوتی مطابق با امپدانس همیشه مقدار نسبت امپدانس خود را از یک سیم پیچ به دیگری توسط مربع نسبت نوبت خود می دهند. یعنی ، نسبت امپدانس آنها برابر است با نسبت نوبت آن مربع و همچنین نسبت ولتاژ اولیه به ثانویه آن مربع همانطور که نشان داده شده است.

نسبت مقاومت به ترانسفورماتور صوتی:

جایی که ZP امپدانس سیم پیچ اولیه است ، ZS امپدانس سیم پیچ ثانویه است ، (NP / NS) نسبت چرخش ترانسفورماتورها و (VP / VS) نسبت ولتاژ ترانسفورماتور است.

به عنوان مثال ، ترانسفورماتور صوتی مطابق با امپدانس که دارای نسبت چرخش (یا نسبت ولتاژ) به گفته 2: 1 است ، نسبت امپدانس 4: 1 خواهد داشت.

مثال شماره 1 ترانسفورماتور صوتی:
از ترانسفورماتور صوتی با نسبت امپدانس 15: 1 برای مطابقت با خروجی یک تقویت کننده برق به بلندگو استفاده می شود. اگر امپدانس خروجی تقویت کننده 120Ω باشد. امپدانس اسمی بلندگو مورد نیاز برای انتقال حداکثر نیرو را محاسبه کنید.

سپس آمپلی فایر قدرت می تواند به طور موثری یک بلندگو 8 اهم را هدایت کند.

ترانسفورماتور خط 100V صوتی:
یکی دیگر از کاربردهای متداول امپدانس بسیار متداول ، برای ترانسفورماتورهای خط 100 ولت برای انتقال موسیقی و صدا از طریق سیستمهای برنزه آدرس عمومی است. این نوع سیستم های بلندگو مبتنی بر سقف از بلندگوهای متعددی استفاده می کنند که در فاصله کمی از تقویت کننده برق قرار دارند.

با استفاده از ترانسفورماتورهای ایزولاسیون خط ، هر تعداد بلندگوهای امپدانس کم به یکدیگر وصل می شوند به گونه ای که آنها به درستی تقویت کننده را فراهم می کنند که تطبیق امپدانس را بین آمپلی فایر (منبع) و بلندگوها (بار) برای حداکثر انتقال نیرو بار می دهد.

از آنجا که از دست دادن سیگنال از طریق کابل های بلندگو متناسب با مربع جریان (P = I2R) برای مقاومت در برابر کابل است ، ولتاژ خروجی یک آمپلی فایر که برای آدرس های عمومی (PA) یا سیستم های تانوی استفاده می شود از سطح ولتاژ استاندارد و ثابت استفاده می کند. اوج 100 ولت ، (70.7 ولت رام).

به عنوان مثال ، یک آمپلی فایر 200 وات درایور بلندگو 8 اهم جریان 5 آمپر را در اختیار شما قرار می دهد ، در حالی که یک آمپلی فایر 200 وات با استفاده از یک خط 100 ولت در توان کامل تنها 2 آمپر را تحویل می دهد و امکان استفاده از کابل های سنج کوچکتر را دارد. توجه داشته باشید که این 100 ولت فقط در خط وجود دارد که آمپلی فایر قدرت که خط را با قدرت کامل کار می کند ، در غیر این صورت کاهش قدرت (صدای پایین تر) و ولتاژ خط وجود دارد.

بنابراین برای سیستم بلندگو خط 100 ولت (70.7 ولت Rms) ، ترانسفورماتور خط ولتاژ سیگنال خروجی صوتی را به 100 ولت افزایش می دهد به طوری که جریان خط انتقال برای خروجی معین نسبتاً کم است و باعث کاهش تلفات سیگنال می شود که کابل های قطر یا سنج کوچکتر را کاهش می دهند. مورد استفاده قرار گیرد.

از آنجایی که امپدانس یک بلندگو معمولی کم است ، از یک ترانسفورماتور مرحله به پایین مطابق با امپدانس (که معمولاً از آن به ترانسفورماتور سیم پیچ سیم استفاده می شود) برای هر بلندگو متصل به خط 100V همانطور که نشان داده شده است استفاده می شود.

ترانسفورماتورهای خط انتقال 100 ولت:

در اینجا آمپلی فایر با استفاده از ترانسفورماتور پله ای تا ولتاژ خط انتقال 100 ولت ثابت را در جریان کاهش یافته ، برای توان خروجی معین فراهم می کند. بلندگوها به طور موازی با هر بلندگو که از ترانسفورماتور پائین ترانسفورماتور خود برای کاهش ولتاژ ثانویه و افزایش جریان استفاده می شود ، به هم وصل می شوند و بدین ترتیب خط 100 ولت را با امپدانسهای پایین بلندگوها مطابقت می دهند.

مزیت استفاده از این نوع خط انتقال صوتی این است که بسیاری از بلندگوهای فردی ، تانوی یا دیگر اینگونه محرک های صوتی حتی اگر دارای امپدانس های مختلف و قابلیت انتقال قدرت هستند می توانند به یک خط متصل شوند. به عنوان مثال ، 4 اهم در 5 وات ، یا 8 اهم با 20 وات.

به طور کلی ترانسفورماتورهای منطبق بر خط انتقال ، اتصالات متعددی دارند به نام نقاط ضربه زدن روی سیم پیچ اصلی که باعث می شود سطح قدرت مناسب (و بنابراین حجم صدا) برای هر بلندگو جداگانه انتخاب شود. همچنین سیم پیچ ثانویه دارای نقاط بهره برداری مشابه است که امپدانس های مختلفی را برای مطابقت با بلندگوهای متصل ارائه می دهد.

در این مثال ساده ، ترانسفورماتور خط به بلندگو 100 ولت می تواند بلندگوهای 4 ، 8 یا 16 اهم را در سمت ثانویه خود با قدرت تقویت کننده 4 ، 8 و 16 وات در سمت اصلی خود بسته به نقاط بهره برداری انتخاب کند. در واقعیت ، ترانسفورماتورهای خط سیستم PA می توانند برای هر ترکیبی از سری و بارهای متصل به موازات با قابلیت انتقال قدرت تا چندین کیلو وات انتخاب شوند.

اما همچنین به عنوان ترانسفورماتورهای خط تطبیق امپدانس ولتاژ ثابت ، از ترانسفورماتورهای صوتی می توان برای اتصال امپدانس کم یا دستگاههای ورودی سیگنال کم مانند میکروفون ، وانت سیم پیچ متحرک تورنت ، ورودی های خط و غیره به یک تقویت کننده یا تقویت کننده پیش استفاده کرد. از آنجا که ترانسفورماتورهای صوتی ورودی باید بیش از طیف گسترده ای از فرکانسها کار کنند ، آنها معمولاً به گونه ای طراحی شده اند که خازن داخلی سیم پیچ های خود را با القاء آن طنین اندازد تا دامنه فرکانس عملکرد آن را بهبود ببخشد که امکان اندازه هسته ترانسفورماتور کوچکتر را فراهم کند.

ما در این آموزش در مورد ترانسفورماتورهای صوتی دیده ایم که از ترانسفورماتورهای صوتی برای تطبیق امپدانس بین دستگاههای صوتی مختلف استفاده می شود ، به عنوان مثال ، بین یک تقویت کننده و بلندگو به عنوان درایور خط ، یا بین میکروفون و تقویت کننده برای تطبیق امپدانس. برخلاف ترانسفورماتورهای قدرتی که در فرکانسهای کم مانند 50 یا 60 هرتز کار می کنند ، ترانسفورماتورهای صوتی طوری طراحی شده اند که در محدوده فرکانس صوتی کار کنند ، این برای ترانسفورماتورهای با فرکانس رادیویی از حدود 20 هرتز تا 20kHz یا بسیار بالاتر است.

با توجه به این باند فرکانس گسترده ، هسته ترانسفورماتورهای صوتی از گریدهای مخصوص فولاد مانند فولاد سیلیکون یا از آلیاژهای خاص آهن ساخته شده اند که از بین رفته هیسترزیس بسیار کمی دارند. یکی از معایب اصلی ترانسفورماتورهای صوتی این است که می توانند تا حدودی حجیم و گران باشند ، اما با استفاده از مواد اصلی ویژه امکان طراحی کوچکتر را فراهم می کند. دلیل این است که به عنوان یک قاعده کلی انگشت شست ، با کاهش فرکانس عرضه ، اندازه هسته ترانسفورماتور افزایش می یابد.

نقش همه ترانسفورماتور مهم در یک تأسیسات ساخت:

ترانسفورماتورها نقش مهمی در سیستم قدرت ایفا می کنند. در رابطه با شبکه برق ، ترانسفورماتورها پشتیبانی واقعی در طوفان هستند. آنها هر چند وقت یکبار با خیال راحت در سراسر جهان انجام می دهند ، عملاً مورد توجه عموم مردم قرار نمی گیرند. به عبارت ساده ترانسفورماتورها برای تغییر ولتاژ جریان متناوب طراحی شده اند که از یک مدار الکتریکی به دیگری از طریق القاء الکترومغناطیسی جریان می یابد. این دستگاه ها دارای دو یا چند سیم پیچ در اطراف هسته آهنی هستند که یا باعث کاهش ولتاژ ورودی می شوند یا ولتاژ وسایل برقی را نیز در صورت لزوم بالا می برند. تعداد سیم پیچ ها به میزان ولتاژ برقی که ترانسفورماتور برای تأمین آن نیاز دارد بستگی دارد. ترانسفورماتورها دو گروه سیم پیچ دارند - اولیه و ثانویه آنهایی که مربوط به میدان مغناطیسی هستند و به عنوان رسانا عمل می کنند. برای افزایش ولتاژ از ترانسفورماتورهای مرحله به مرحله استفاده می شود و ترانسفورماتورهای مرحله به پایین برای کاهش سطح ولتاژ استفاده می شوند.
ترانسفورماتورها هیچ قسمت متحرک ندارند ، به این معنی که اینها برخلاف سایر انواع تجهیزات ، نیاز به توجه جدی ندارند. با این وجود ، هنوز هم مهم است كه ترانسفورماتورهای برق تحت مراقبت منظم قرار گیرند زیرا این امر برای حیات و كاركرد این تجهیزات بسیار مهم است. متأسفانه بعضاً به دلیل قابلیت اطمینان ترانسفورماتور ، نگهداری و مراقبت مناسب عمدتاً مورد غفلت واقع می شود. این منجر به کاهش طول عمر ترانسفورماتور می شود که درنهایت منجر به خرابی و خرابی می شود. با توجه به همه این موارد ، تفسیر دقیق و تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده از ترانسفورماتورهای نظارت از اهمیت برخوردار است. برای ارتقاء عملکرد و قابلیت اطمینان ترانسفورماتور ، داده های مربوط به تعمیر و نگهداری جمع آوری شده باید به درستی ارزیابی شوند. علاوه بر این ، برنامه های تعمیر و نگهداری اطلاعات مربوط به مسائل موجود را که منجر به تعویض یا تعمیر ترانسفورماتور می شود ، فراهم می کند.
چرا ترانسفورماتور؟
در زندگی روزمره ما ، برق به عنوان بخش عمده ای از زندگی توسعه یافته است و زندگی بدون برق چیزی است که نمی توان تصور کرد. بدون شک صنایع برای تأمین برق به طور مداوم نیاز دارند و قطعاً برای عدم ثبات ولتاژ در جوجه کشی به ترانسفورماتور احتیاج دارند و نقص برخی از دستگاه ها به دلیل مشکلات ولتاژ است. ترانسفورماتور یک راه حل برای همه این اشکالات است و قابلیت رفع آن را دارد. اگر صنایع از دستگاههای تخصصی استفاده می کنند ، دیگر لازم نیست نگران ترانسفورماتور باشید زیرا ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا برای آن دسته از برنامه های تخصصی طراحی شده اند. به طور کلی صنایع از برنامه های کاربردی جریان سنگین استفاده می کنند و کارگرانی که در آنجا مشغول کار هستند ، تحت تأثیر شوک های خطرناکی قرار گرفته اند ، اما این توسط ترانسفورماتور جریان سفارشی مالیده شده است زیرا جریان الکتریکی را اندازه گیری می کند و حتی اگر مدار خیلی زیاد باشد ، ترانسفورماتور جریان سفارشی جریان کمتری تولید می کند. بنابراین صنایع مدرن نیازی به نگرانی در مورد هرگونه مشکلی که به دلیل خرابی برق وجود دارد نتوانند داشته باشند و در صورت داشتن ترانسفورماتور مناسب که مناسب صنایع آنها باشد تولید صنایع می تواند به خوبی توسعه یابد.
اینجاست که SmartSense به ما کمک می کند تا مانیتورینگ داده ها را انجام دهیم ، به صورت داشبورد سفارشی که اطلاعاتی در مورد سلامت و عملکرد ترانسفورماتورها ارائه می دهد. توجه به این نکته حائز اهمیت است که هر مقدار اطلاعات بدست آمده از انجام آزمایش های دوره ای یا بازرسی بر روی ترانسفورماتورهای قدرت می تواند علائم نزدیک شدن یا مشکلات خدمات موجود را به شما ارائه دهد. پس از آن ، تکنیک های اصلاحی ممکن است قبلاً انجام شود تا از خسارات بیشتر جلوگیری شود. در حقیقت ، تفسیر مؤثر از سوابق تعمیر و نگهداری جمع آوری شده می تواند برای پیش بینی شکست قریب الوقوع استفاده شود. در نتیجه ، اقدامات جایگزین مناسب و معقول ممکن است برای به حداقل رساندن تأثیر ضرر آشکار انجام شود.
نکاتی که هنگام خرید ترانسفورماتور باید در خاطر داشته باشید:
1. اول از همه ، شما باید به دنبال تولید کننده و تأمین کننده قابل اعتماد ترانسفورماتور باشید.
2. محافظت از دستگاه مورد نظر خود را بررسی کنید و از سازنده درخواست ضمانت کنید.
3. بررسی کنید که آیا تولید کننده ترانسفورماتورهای سفارشی را برای پاسخگویی به نیازهای شما ارائه می دهد تا مبدل ترانسفورماتور با هدف مورد نظر برای خرید آن شوید.
انتخاب مکان مناسب برای خرید ترانسفورماتور از آن و نگهداری آن به اندازه مراقبت از دارایی های ما بسیار مهم است ، بنابراین دفعه بعد ترانسفورماتور شما مشکلی برای اطمینان از رفتن به مکان مناسب دارد.

ترانسفورماتور برق
خطوط قدرتمند قدرتمندي كه از حومه شهر ما عبور مي كنند يا غيرقابل مشاهده در خيابان هاي شهر هستند ، برق را با ولتاژ بسيار زياد از نيروگاه ها به خانه هاي ما حمل مي كنند. برای یک خط برق از 400000 تا 750،000 ولت امری عادی نیست! اما وسایل موجود در خانه های ما هزاران برابر از ولتاژ ها استفاده می کنند - به طور معمول فقط 110 تا 250 ولت. اگر سعی داشتید یک توستر یا یک تلویزیون را از روی یک پیستون برق بکشید ، فوراً منفجر می شود! (حتی به فکر امتحان کردن هم نباشید ، زیرا برق در خطوط سربار تقریباً مطمئناً شما را از بین خواهد برد.) بنابراین باید به طریقی کاهش برق ولتاژ بالا از نیروگاه ها به برق ولتاژ پایین تر مورد استفاده کارخانه ها ، دفاتر و خانه ها وجود داشته باشد. . قطعه ای از تجهیزات که این کار را انجام می دهد ، با انرژی الکترومغناطیسی هرچه می رود ، به ترانسفورماتور گفته می شود. بیایید نگاهی دقیق تر به نحوه عملکرد آن بیندازیم!

عکس: از گذشته: ترانسفورماتور به طرز عجیبی در سد Chickamauga در نزدیکی Chattanooga ، Ten. عکس در سال 1942 توسط آلفرد ت. پالمر ، دفتر مدیریت جنگ ، حسن نیت ارائه داده از کتابخانه کنگره ایالات متحده.

چرا از ولتاژهای بالا استفاده می کنیم؟
ترانسفورماتور برق متوسط ​​اندازه یک دهکده کوچک را تأمین می کند.

عکس: در حال پایین آمدن: این پست فرعی (ترانسفورماتور الکتریکی پله به پایین) در روستای کوچک انگلیسی که من در آن زندگی می کنم ، برق را تأمین می کند. حدود 1.5 متر (5 فوت) ارتفاع دارد و کار آن تبدیل چندین هزار ولت برق ورودی به صدها ولت است که در خانه های خود استفاده می کنیم.

سوال اول شما احتمالاً این است: اگر خانه ها و دفاتر ما از فتوکپی ، رایانه ، ماشین لباسشویی و تراش برقی استفاده می کنند که دارای 110 تا 250 ولت هستند ، چرا نیروگاه ها به سادگی برق را با ولتاژ انتقال نمی دهند؟ چرا از چنین ولتاژهای بالایی استفاده می کنند؟ برای توضیح این موضوع ، باید کمی در مورد نحوه عبور برق بدانیم.

با جریان برق از سیم فلزی ، الکترونهایی که انرژی خود را از طریق ساختار فلزی جابجا می کنند ، در حال خرابکاری و خراب شدن هستند و به طور کلی انرژی مانند دانش آموزان نامنظم مدرسه ای که در یک راهرو پایین می روند هدر می دهند. به همین دلیل هنگام جریان برق از طریق آنها ، سیم ها داغ می شوند (چیزی که در توسترهای برقی و سایر وسایلی که از عناصر گرمایش استفاده می کنند بسیار مفید است). معلوم است هرچه برق ولتاژ مورد استفاده شما بالاتر باشد و جریان کمتری باشد ، در این روش انرژی کمتری هدر می رود. بنابراین برق حاصل از نیروگاهها برای صرفه جویی در مصرف انرژی ، سیمها را با ولتاژهای بسیار زیاد پایین می آورند.

اما دلیل دیگری نیز وجود دارد. کارخانجات صنعتی دارای دستگاه های کارخانه بزرگی هستند که بسیار بزرگتر و پر انرژی تر از هر چیزی که در خانه دارید وجود دارد. انرژی مورد استفاده یک وسیله ارتباط مستقیم با ولتاژ مورد استفاده دارد. بنابراین ، به جای اینکه روی 110 تا 250 ولت کار کنید ، ممکن است ماشینهای گرسنه از 10،000 تا 30،000 ولت استفاده کنند. کارخانه ها و فروشگاه های کوچکتر ماشین آلات ممکن است به 400 ولت یا بیشتر نیاز داشته باشند. به عبارت دیگر ، مصرف کنندگان برق مختلف نیاز به ولتاژهای مختلفی دارند. انتقال انرژی با ولتاژ بالا از نیروگاه و سپس انتقال آن به ولتاژهای پایین تر هنگام رسیدن به مقصد مختلف خود ، منطقی است. (حتی با این وجود ، نیروگاه های متمرکز هنوز هم ناکارآمد هستند. حدود دو سوم انرژی وارد شده به نیروگاه ، به صورت سوخت خام ، در خود کارخانه و در سفر به خانه شما هدر می رود.)

عکس: ساخت ترانسفورماتورهای بزرگ برق در کارخانه وستینگهاوس در طول جنگ جهانی دوم. عکس از آلفرد تی. پالمر ، دفتر مدیریت جنگ ، با تقدیر از کتابخانه کنگره ایالات متحده.

ترانسفورماتور چگونه کار می کند؟
ترانسفورماتور مبتنی بر یک واقعیت بسیار ساده در مورد برق است: هنگامی که یک جریان الکتریکی نوسان در سیم جریان می یابد ، یک میدان مغناطیسی (الگوی نامرئی مغناطیس) یا "شار مغناطیسی" در اطراف آن ایجاد می کند. استحکام مغناطیس (که دارای اسم نسبتاً فنی چگالی شار مغناطیسی است) به طور مستقیم با اندازه جریان الکتریکی مرتبط است. بنابراین هرچه جریان بزرگتر باشد ، میدان مغناطیسی قوی تر است. اکنون یک واقعیت جالب دیگر در مورد برق نیز وجود دارد. هنگامی که یک میدان مغناطیسی در اطراف یک قطعه سیم در حال نوسان است ، جریان الکتریکی را در سیم ایجاد می کند. بنابراین اگر سیم پیچ دوم سیم را در کنار سیم اول قرار دهیم و یک جریان الکتریکی نوسان در سیم پیچ اول بفرستیم ، در سیم دوم جریان الکتریکی ایجاد می کنیم. جریان در سیم پیچ اول معمولاً جریان اصلی نامیده می شود و جریان در سیم دوم جریان (تعجب ، تعجب) جریان ثانویه است. آنچه ما در اینجا انجام داده ایم عبور جریان الکتریکی از طریق فضای خالی از یک سیم پیچ سیم به سیم دیگر است. این را القاء الکترومغناطیسی می نامند زیرا جریان در سیم پیچ اول باعث ایجاد (یا "القای") جریان در سیم پیچ دوم می شود. ما می توانیم با پیچیدن آنها در اطراف نوار آهنی نرم (که گاهی اوقات هسته نامیده می شود) انرژی الکتریکی با کارایی بیشتری از سیم پیچ به دیگری منتقل شود:

برای ساخت سیم پیچ سیم ، ما سیم را به سادگی حلقه می کنیم یا به شکل چرخش می چرخیم (همانطور که فیزیکدانان دوست دارند آنها را صدا کنند). اگر سیم پیچ دوم دارای تعداد چرخش های مشابه سیم پیچ اول باشد ، جریان الکتریکی موجود در سیم پیچ دوم تقریباً به اندازه ی سیم پیچ اول خواهد بود. اما (و در اینجا بخش هوشمندانه) اگر ما در سیم پیچ دوم کم و بیش چرخش داشته باشیم ، می توانیم جریان و ولتاژ ثانویه را بزرگتر یا کوچکتر از جریان و ولتاژ اولیه کنیم.

نکته مهمی که باید به آن توجه داشت این است که این ترفند تنها در صورتی کار می کند که جریان الکتریکی به نوعی در حال نوسان باشد. به عبارت دیگر ، شما باید از نوعی از برق دائماً معکوس به نام جریان متناوب (AC) با ترانسفورماتور استفاده کنید. ترانسفورماتورها با جریان مستقیم (DC) کار نمی کنند ، جایی که یک جریان ثابت به طور مداوم در همان جهت جریان می یابد.

ترانسفورماتورهای مرحله به پایین:
اگر سیم پیچ اول چرخش بیشتری نسبت به سیم پیچ دوم داشته باشد ، ولتاژ ثانویه از ولتاژ اولیه کوچکتر است:

به این ترانسفورماتور گام به پایین گفته می شود. اگر سیم پیچ دوم به اندازه سیم پیچ اول باشد ، ولتاژ ثانویه نصف ولتاژ اولیه خواهد بود. اگر سیم پیچ دوم یک دهم چرخش داشته باشد ، یک دهم ولتاژ دارد. بطور کلی:

ولتاژ ثانویه voltage ولتاژ اولیه = تعداد چرخش در ثانویه ÷ تعداد چرخش در اولیه

جریان در یک ترانسفورمر پائین به پایین به شکل مخالف — در اندازه افزایش یافته است:

جریان ثانویه current جریان اصلی = تعداد چرخش در اولیه ÷ تعداد چرخش در ثانویه

بنابراین یک ترانسفورماتور پله به پایین با 100 سیم پیچ در اولیه و 10 سیم پیچ در ثانویه ولتاژ را با ضریب 10 کاهش می دهد اما جریان را با ضریب 10 در همان زمان ضرب می کند. توان در یک جریان الکتریکی برابر با زمان های فعلی ولتاژ است (وات = ولت x آمپر یکی از راه های به یاد آوردن این است) ، بنابراین می توانید قدرت را در سیم پیچ ثانویه مشاهده کنید از لحاظ تئوری همان قدرت در سیم پیچ اولیه است. (در واقعیت ، بین اولیه و ثانویه مقداری از بین می رود زیرا بعضی از "شار مغناطیسی" از هسته نشت می کنند ، مقداری انرژی از بین می رود زیرا هسته گرم می شود و غیره.)

ترانسفورماتورهای پله ای:
با برگرداندن اوضاع ، می توانیم ترانسفورماتور پله ای بسازیم که ولتاژ کم را به یک پیشرانه بالا ببرد:

این بار ، ما سیم پیچ ثانویه بیشتری نسبت به اولیه داریم. هنوز هم درست است که:

ولتاژ ثانویه voltage ولتاژ اولیه = تعداد چرخش در ثانویه ÷ تعداد چرخش در اولیه

و

جریان ثانویه current جریان اصلی = تعداد چرخش در اولیه ÷ تعداد چرخش در ثانویه

در ترانسفورماتور پله ای ، برای بدست آوردن ولتاژ ثانویه بزرگتر و جریان ثانویه کوچکتر ، از نوبت های بیشتر در ثانویه نسبت به اولیه استفاده می کنیم.

با توجه به ترانسفورماتورهای پله به پایین و پله ای ، می توانید این یک قاعده کلی را ببینید که سیم پیچ با بیشترین چرخش دارای بیشترین ولتاژ است ، در حالی که سیم پیچ با کمترین چرخش بالاترین جریان را دارد.

ترانسفورماتورها در خانه شما

عکس: ترانسفورماتورهای خانگی معمولی. ضد جهت حرکت از سمت چپ بالا: یک ترانسفورماتور مودم ، ترانسفورماتور سفید در یک شارژر iPod و یک شارژر تلفن همراه.

همانطور که قبلاً دیدیم ، ترانسفورماتورهای عظیم زیادی در شهرها و شهرها وجود دارد که برق ولتاژ بالا از خطوط برق ورودی به ولتاژ پایین تر تبدیل می شود. اما تعداد زیادی ترانسفورماتور در خانه شما نیز وجود دارد. وسایل برقی بزرگ مانند ماشین لباسشویی و ماشین ظرفشویی از ولتاژهای نسبتاً بالایی از 110-240 ولت استفاده می کنند ، اما دستگاه های الکترونیکی مانند رایانه های لپ تاپ و شارژر برای پخش کننده های MP3 و تلفن های همراه از ولتاژهای نسبتاً ریز استفاده می کنند: یک لپ تاپ به 15 ولت نیاز دارد ، به یک شارژر iPod نیاز دارد. هنگامی که باتری آن را شارژ می کنید ، 12 ولت ، و یک تلفن همراه به کمتر از 6 ولت نیاز دارد. بنابراین وسایل الکترونیکی مانند اینها دارای ترانسفورماتورهای کوچکی هستند که در داخل آنها ساخته شده اند (اغلب در انتهای منبع تغذیه نصب می شوند) تا منبع خانگی 110-240 ولت را به ولتاژ کمتری که می توانند استفاده کنند تبدیل کنند. اگر تا به حال فکر کرده اید که چرا مواردی مانند تلفن های همراه آن تابلوهای برق چربی بزرگ را دارند ، به این دلیل است که آنها دارای ترانسفورماتور هستند!

عکس ها: یک مسواک برقی که روی شارژر آن ایستاده است. باتری موجود در قلم مو از طریق القایی شارژ می شود: هیچگونه تماس مستقیم الکتریکی بین برس پلاستیکی و واحد شارژر پلاستیکی در پایه وجود ندارد. شارژر القایی نوع خاصی از ترانسفورماتور است که به دو قطعه تقسیم می شود ، یکی در پایه و دیگری در برس. یک میدان مغناطیسی نامرئی ، دو بخش ترانسفورماتور را به یکدیگر پیوند می دهد.

شارژرهای القایی:
بسیاری از ترانسفورماتورهای خانگی (مانند نمونه هایی که توسط iPods و تلفن های همراه استفاده می شوند) برای شارژ باتری های قابل شارژ طراحی شده اند. شما دقیقاً می توانید نحوه کار آنها را مشاهده کنید: برق از پریز برق موجود در دیواره شما به ترانسفورماتور جریان می یابد ، به ولتاژ پایین تر تبدیل می شود و در iPod یا تلفن شما به باتری می رسد. اما چه اتفاقی می افتد مانند مسواک برقی ، که هیچ قدرت نیرویی ندارد؟ از نوع ترانسفورماتور کمی متفاوت است که یکی از کویل های آن در پایه قلم مو و دیگری در شارژر که قلم مو روی آن قرار گرفته است شارژ می شود. می توانید در مقاله ما درباره شارژرهای القایی بدانید که چگونه ترانسفورماتورها مانند این کار می کنند.

ترانسفورماتورها در عمل:
اگر تعدادی از این شارژرهای ترانسفورماتور را در خانه دارید (معمولی یا شارژرهای القایی) ، متوجه شده اید که آنها بعد از مدتی روشن شدن ، گرم می شوند. از آنجا که همه ترانسفورماتورها گرمای ضایعات تولید می کنند ، هیچ یک از آنها کاملاً کارآمد نیستند: انرژی الکتریکی کمتری توسط سیم پیچ ثانویه از ما به عنوان اولیه تولید می شود و گرمای زباله بیشترین تفاوت را دارد. در یک شارژر تلفن همراه کوچک ، از دست دادن گرما نسبتاً کم است (کمتر از لامپ های لامپ رشته ای قدیمی و قدیمی) و معمولاً چیزی نیست که نگران آن باشید. اما هر چه ترانسفورماتور بزرگتر باشد ، جریان آن بزرگتر و گرمای بیشتری نیز تولید می کند. برای ترانسفورماتور پست فرعی مانند عکس موجود در عکس برتر ما ، که تقریباً به اندازه یک ماشین کوچک است ، گرمای ضایعات می تواند بسیار مهم باشد: می تواند به عایق ترانسفورماتور آسیب برساند ، عمر آن را به طور جدی کوتاه کند ، و آن را بسیار کمتر اعتماد کند (بیایید فراموش نکنید که صدها یا حتی هزاران نفر از مردم می توانند به یک ترانسفورماتور منفرد بستگی داشته باشند ، که باید به طور قابل اعتماد و نه فقط از روز به روز بلکه از سال به سال دیگر کار کند. به همین دلیل افزایش احتمالی دمای ترانسفورماتور در حین کار عامل بسیار مهمی در طراحی آن است. "بار" معمولی (چقدر به شدت از آن استفاده می شود) ، محدوده فصلی درجه حرارت در فضای باز (محیط) و حتی ارتفاع (که تراکم هوا را کاهش می دهد و بنابراین چقدر باعث خنک شدن چیزی می شود) همه باید در نظر گرفته شوند بفهمید که یک ترانسفورماتور در فضای باز چقدر مؤثر است.

در عمل ، بیشتر ترانسفورماتورهای بزرگ دارای سیستم خنک کننده داخلی هستند که از هوا ، مایع (روغن یا آب) یا هر دو برای از بین بردن هرگونه گرمای زباله استفاده می کنند. به طور معمول ، قسمت اصلی ترانسفورماتور (هسته ، و سیم پیچ های اولیه و فرعی) در مخزن روغن با یک مبدل حرارتی ، پمپ ، و باله های خنک کننده متصل می شود. روغن داغ از بالای ترانسفورماتور از طریق مبدل حرارتی (که آن را خنک می کند) پمپ می شود و به پایین باز می گردد ، آماده تکرار چرخه است. گاهی اوقات روغن بدون استفاده از پمپ جداگانه ، در اطراف مدار خنک کننده به تنهایی حرکت می کند. بعضی از ترانسفورماتورها دارای فن های الکتریکی هستند که هوا را به طرف میله های خنک کننده مبدل حرارتی می اندازد تا گرما را به طور موثرتری تخلیه کند.

ترانسفورماتور چیست؟
ترانسفورماتور را می توان به عنوان یک وسیله ایستا تعریف کرد که به تبدیل نیروی الکتریکی در یک مدار به نیروی الکتریکی با همان فرکانس در مدار دیگر کمک می کند. ولتاژ را می توان در مدار افزایش یا پایین آورد ، اما با افزایش یا کاهش متناسب در رتبه بندی های فعلی. در این مقاله با اصول کار ترانسفورماتور و اصول کار آشنا می شویم

ترانسفورماتور - اصل کار:
اصل اصلی کارکرد یک ترانسفورماتور القاء متقابل بین دو مدار است که توسط یک شار مغناطیسی متصل به هم وصل می شود. ترانسفورماتور اساسی از دو سیم پیچ تشکیل شده است که از لحاظ الکتریکی از هم جدا و القایی هستند اما از طریق یک مسیر اکراه از نظر مغناطیسی در ارتباط هستند. اصل کار ترانسفورماتور را می توان از شکل زیر درک کرد.

کار ترانسفورماتور

همانطور که در بالا نشان داده شده است ، ترانسفورماتور الکتریکی دارای سیم پیچ های اصلی و فرعی است. لمینت های هسته به شکل نوارهایی در بین نوارها به هم متصل می شوند که می بینید شکاف های باریکی درست از طریق سطح مقطع هسته وجود دارد. گفته می شود این اتصالات مبهم "آغشته" هستند. هر دو سیم پیچ از القای متقابل بالایی برخوردار هستند. نیروی الکتریکی متقابل متقابل در ترانسفورماتور از شار متناوب که در هسته لمینت تنظیم شده است ناشی می شود ، به دلیل سیم پیچ که به منبع ولتاژ متناوب متصل است. بیشتر شار متناوب تولید شده توسط این سیم پیچ با سیم پیچ دیگر در ارتباط است و بنابراین نیروی الکتریکی ناشی از متقابل را تولید می کند. این نیروی الکتریکی تولید شده با تولید قوانین القایی الکترومغناطیسی فارادی قابل توضیح است.

e = M * dI / dt

اگر مدار سیم پیچ دوم بسته باشد ، یک جریان در آن جریان می یابد و بنابراین انرژی الکتریکی از سیم پیچ اول به دوم به صورت مغناطیسی منتقل می شود.

منبع جریان متناوب به سیم پیچ اول داده می شود و از این رو می توان آن را سیم پیچ اصلی نامید. انرژی از سیم پیچ دوم خارج می شود و به این ترتیب می توان آن را سیم پیچ ثانویه نامید.

به طور خلاصه ، یک ترانسفورماتور عملیات زیر را نشان می دهد:

1. انتقال برق از یک مدار به مدار دیگر.
2.  انتقال برق بدون تغییر فرکانس.
3. انتقال با اصل القای الکترومغناطیسی.
4. دو مدار الکتریکی با القاء متقابل مرتبط هستند.

ساخت ترانسفورماتور:
برای ساخت ساده ترانسفورماتور ، شما نیاز به دو سیم پیچ با القایی متقابل و یک هسته فولادی چند لایه دارید. دو سیم پیچ از یکدیگر و از هسته فولادی عایق بندی شده اند. این دستگاه همچنین به یک کانتینر مناسب برای هسته مونتاژ شده و سیم پیچ ها احتیاج دارد ، واسطه ای که هسته و سیم پیچ های آن از ظرف آن می تواند عایق بندی شود.

برای عایق کاری و بیرون آوردن پایانه های سیم پیچ از مخزن ، باید از بوشهای متشکل از پرسلن یا نوع خازن استفاده شود.

در کلیه ترانسفورماتورها که بصورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرند ، هسته از لایه های فلزی ورق ترانسفورماتور مونتاژ می شود تا یک مسیر مغناطیسی مداوم با حداقل شکاف هوا را فراهم کند. فولاد باید از نفوذپذیری بالا و از دست دادن هیسترزیس کم برخوردار باشد. برای این اتفاق می افتد ، فولاد باید از سیلیکون بالایی ساخته شود و همچنین باید از گرما استفاده شود. با لمینیت کردن هسته ، می توان تلفات جریان گردابی را کاهش داد. ورقه ورقه کردن را می توان با کمک یک کت سبک از لاک هسته بشقاب انجام داد یا یک لایه اکسید را روی سطح قرار داد. برای فرکانس 50 هرتز ، ضخامت لمینیت از 0.35 میلی متر تا 0.5 میلی متر برای فرکانس 25 هرتز متغیر است.

انواع ترانسفورماتور
انواع براساس طرح:
انواع ترانسفورماتورها با روشی که سیم پیچ های اولیه و فرعی در اطراف هسته فولادی چند لایه ارائه می شود ، متفاوت است. طبق طرح ، ترانسفورماتورها را می توان به دو دسته بندی کرد:

1.مبدل نوع اصلی:
در مبدل از نوع هسته ، سیم پیچ ها به بخش قابل توجهی از هسته داده می شوند. کویلهای استفاده شده برای این ترانسفورماتور از نوع شکل موج دار و از نوع استوانه ای هستند. چنین نوع ترانسفورماتور می تواند برای ترانسفورماتورهای کوچک و بزرگ قابل استفاده باشد. در نوع کوچک اندازه ، هسته به شکل مستطیل شکل خواهد بود و کویلهای مورد استفاده استوانه ای هستند. شکل زیر نوع بزرگ اندازه را نشان می دهد. می بینید که سیم پیچ های گرد یا استوانه ای به گونه ای پیچیده شده اند که بر روی یک قسمت هسته صلیبی قرار گیرند. در مورد کویل های استوانه ای دایره ای ، از داشتن مقاومت مکانیکی خوبی از مزیت منصفانه ای برخوردار هستند. کویل های استوانه ای دارای لایه های مختلفی بوده و هر لایه با کمک موادی مانند کاغذ ، پارچه ، تخته میکارتا و غیره از دیگری عایق بندی می شود. ترتیب کلی ترانسفورماتور هسته ای با توجه به هسته در زیر نشان داده شده است. هر دو سیم پیچ ولتاژ کم (LV) و ولتاژ بالا (HV) نشان داده شده است.

بخش صلیبی ترانسفورماتور هسته مرکزی

مبدل های نوع اصلی

سیم پیچ های ولتاژ کم در نزدیکی هسته قرار می گیرند زیرا ساده ترین عایق کاری است. با استفاده از لمینیت ها و عایق ، می توان سطح اصلی ترانسفورماتور را کاهش داد.

2. ترانسفورماتور Shell-Type:
در ترانسفورماتورهای نوع پوسته ، هسته بخش قابل توجهی از سیم پیچ ها را محاصره می کند. مقایسه در شکل زیر نشان داده شده است.

سیم پیچ ترانسفورماتور نوع اصلی و نوع شل

کویل ها به شکل زخم هستند اما از نوع دیسک چند لایه معمولاً به شکل پنکیک پیچیده می شوند. از کاغذ برای عایق کاری لایه های مختلف دیسک های چند لایه استفاده می شود. سیم پیچ کل شامل دیسک های انباشته شده با فضای عایق بین سیم پیچ است. این فضاهای عایق ، مجاری خنک کننده و عایق را تشکیل می دهند. چنین ترانسفورماتور ممکن است شکل یک مستطیل ساده را داشته باشد یا ممکن است فرم توزیع شده نیز داشته باشد. هر دو طرح در شکل زیر نشان داده شده است:

فرم مستطیل ترانسفورماتور شل نوع

فرم توزیع توزیع ترانسفورماتور شل

یک مهاربند مکانیکی سفت و سخت باید به هسته و کویل ترانسفورماتورها داده شود. این امر در به حداقل رساندن حرکت دستگاه کمک خواهد کرد و همچنین از آسیب دیدن عایق دستگاه جلوگیری می کند. ترانسفورماتور با مهاربند خوب ، هیچ صدایی از صدا را در حین کار ایجاد نمی کند و همچنین باعث کاهش لرزش می شود.

برای ترانسفورماتورها باید یک سکوی ویژه مسکن فراهم شود. معمولاً دستگاه در مخازن ورق فلزی محکم و پر از روغن عایق مخصوص قرار می گیرد. این روغن برای گردش در داخل دستگاه و خنک کردن کویل ها لازم است. همچنین وظیفه تأمین عایق اضافی دستگاه را در هنگام خارج شدن از هوا را بر عهده دارد.

ممکن است مواردی وجود داشته باشد که سطح مخزن صاف نتواند منطقه خنک کننده مورد نیاز را تأمین کند. در چنین مواردی ، طرفین مخزن با رادیاتورهای موجود در طرفین دستگاه ، موجدار یا مونتاژ شده است. روغن مورد استفاده جهت خنک کننده باید کاملاً عاری از قلیایی ، گوگرد و از همه مهمتر رطوبت باشد. حتی مقدار کمی از رطوبت موجود در روغن باعث تغییر قابل توجه در خاصیت عایق بندی دستگاه می شود ، زیرا مقاومت دی الکتریک روغن را تا حد زیادی کاهش می دهد.

از نظر ریاضی ، وجود حدود 8 قسمت از آب در 1 میلیون کیفیت عایق کاری روغن را به مقداری کاهش می دهد که برای استفاده استاندارد محسوب نمی شود. بنابراین ، مخازن با بستن هوا محکم در واحدهای کوچکتر محافظت می شوند. هنگامی که از ترانسفورماتورهای بزرگ استفاده می شود ، روش هیرکتینگ عملاً دشوار است. در چنین مواردی ، محفظه هایی فراهم می شود که روغن با افزایش و کاهش دمای آن ، نفت را منبسط و منقبض می کند.

این تنفس ها سدی را تشکیل می دهند و در مقابل رطوبت جوی در اثر تماس با روغن مقاومت می کنند. همچنین باید از مراقبت ویژه جلوگیری شود. باد کردن زمانی اتفاق می افتد که روغن به دلیل مواجهه بیش از حد با اکسیژن در هنگام گرم شدن تجزیه شود. این امر منجر به تشکیل ذخایر بزرگ ماده تاریک و سنگین می شود که مجاری خنک کننده در ترانسفورماتور را مسدود می کند.

کیفیت ، دوام و کار با این مواد عایق ، زندگی ترانسفورماتور را تعیین می کند. کلیه ترانسفورماتورها از طریق بوشهای مناسب از موارد خود خارج می شوند. بسیاری از طرح ها ، اندازه و ساخت آنها بسته به ولتاژ سیم ها وجود دارد. برای ترانسفورماتورهایی که در ولتاژهای متوسط ​​مورد استفاده قرار می گیرند می توان از بوشهای چینی استفاده کرد. بوش های پر از روغن یا خازنی برای ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا استفاده می شوند.

انتخاب بین نوع هسته و پوسته با مقایسه هزینه انجام می شود زیرا ویژگی های مشابهی را می توان از هر دو نوع بدست آورد. بیشتر تولید کنندگان ترجیح می دهند از ترانسفورماتورهای نوع پوسته برای مصارف ولتاژ بالا یا برای طراحی چند سیم پیچ استفاده کنند. در مقایسه با نوع هسته ، نوع پوسته دارای طول طولانی تر چرخش سیم پیچ است. پارامترهای دیگری که برای انتخاب نوع ترانسفورمر مقایسه می شوند عبارتند از: ولتاژ ، درجه آمپر کیلو ولت ، وزن ، استرس عایق ، توزیع گرما و غیره.

ترانسفورماتورها همچنین می توانند با توجه به نوع خنک کننده به کار گرفته شوند. انواع مختلفی با توجه به این طبقه بندی ها عبارتند از:

انواع ترانسفورماتورها بر اساس روش خنک کننده:
1. نوع خود خنک کننده روغن
نوع خنک کننده روغن پر شده از ترانسفورماتورهای توزیع کوچک و متوسط ​​استفاده می کند. سیم پیچ های مونتاژ شده و هسته اینگونه ترانسفورماتورها در مخازن فلزی جوش داده شده و محکم با روغن نصب شده اند که دارای یک پوشش فولادی است. مخزن به محض بازگرداندن هسته در جای مناسب خود ، با روغن عایق پاک و با کیفیت بالا پر می شود. این روغن در انتقال گرما از هسته و سیم پیچ به کیسه‌ای که از آنجا به بیرون محیط تابیده شده کمک می کند.

برای ترانسفورماتورهای اندازه کوچکتر ، مخازن معمولاً صاف هستند ، اما برای ترانسفورماتورهای با اندازه بزرگ ، منطقه تابش گرمای بیشتری نیاز است ، و این نیز بدون ایجاد مزاحمت برای ظرفیت مکعب مخزن. این امر با کج کردن موارد مکرر حاصل می شود. اندازه های بزرگتر هنوز دارای اشعه یا لوله هستند.

2. نوع خنک کننده با آب پر از روغن
این نوع برای ساخت اقتصادی تر ترانسفورماتورهای بزرگ استفاده می شود ، زیرا روش خودساخته شده فوق بسیار گران است. همین روش در اینجا نیز به کار می رود - سیم پیچ ها و هسته در روغن غوطه ور می شوند. تنها تفاوت این است که یک کویل خنک کننده در نزدیکی سطح روغن نصب می شود که از طریق آن آب سرد در گردش است. این آب گرمای حاصل از دستگاه را تحمل می کند. این طراحی معمولاً روی ترانسفورماتورهایی انجام می شود که در خطوط انتقال ولتاژ بالا مورد استفاده قرار می گیرند. بزرگترین مزیت چنین طرحی این است که چنین ترانسفورماتورهایی به غیر از خود نیاز به مسکن ندارند. این کار هزینه های زیادی را کاهش می دهد. مزیت دیگر این است که نگهداری و بازرسی از این نوع فقط یک یا دو بار در سال مورد نیاز است.

3. نوع انفجار هوا:
این نوع برای ترانسفورماتورهایی استفاده می شود که از ولتاژهای زیر 25000 ولت استفاده می کنند. ترانسفورماتور در یک جعبه فلزی نازک قرار دارد که در هر دو انتهای آن باز شده و هوا از پایین به بالا دمیده می شود.

معادله ترانسفورماتور E.M.F:

اجازه دهید،

 NA = تعداد نوبت های اولیه

 NB = تعداد نوبت ها در ثانویه

axmax = حداکثر شار هسته در وبرس = Bmax X A

f = فرکانس ورودی جریان متناوب در هرتز (HZ)

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است ، شار هسته از مقدار صفر خود به حداکثر مقدار axmax در یک چهارم چرخه یعنی در فرکانس دوم افزایش می یابد.

بنابراین ، میزان متوسط ​​تغییر شار = axmax / ¼ f = 4f axmaxWb / s

اکنون ، سرعت تغییر شار در هر نوبت به معنای القای نیروی حرکتی الکتریکی در ولت است.

بنابراین ، میانگین نیروی حرکتی الکتریکی ناشی از / نوبت = 4f axmaxvolt

اگر flux sin سینوسی متغیر باشد ، مقدار r.m.s ناشی از e.m.f با ضرب مقدار متوسط ​​با فاکتور فرم بدست می آید.

فرم عامل = r.m.s. مقدار / مقدار متوسط ​​= 1.11

بنابراین مقدار r.m.s e.m.f / turn = 1.11 X 4f axmax = 4.44f axmax

اکنون مقدار r.m.s القای e.m.f القا شده در کل سیم پیچ اولیه

= (ناشی از e.m.f./turn) X تعداد چرخش اولیه

از این رو،

 EA = 4.44f NAØmax = 4.44fNABmA

به طور مشابه ، مقدار r.m.s القای e.m.f در حالت ثانویه است

EB = 4.44f NB axmax = 4.44fNBBmA

در یک ترانسفورماتور ایده آل و بدون بار ،

VA = EA و VB = EB ، جایی که VB ولتاژ ترمینال است.

نسبت تبدیل ولتاژ (K):

از معادلات فوق دریافت می کنیم

EB / EA = VB / VA = NB / NA = K

این ثابت K به عنوان نسبت تغییر ولتاژ شناخته می شود.

(1) اگر NB> NA ، K> 1 باشد ، ترانسفورماتور ترانسفورماتور پله پیما نامیده می شود.

(2) اگر NB <1 ، یعنی K <1 باشد ، ترانسفورماتور به عنوان ترانسفورماتور گام به پایین شناخته می شود.

دوباره برای ترانسفورماتور ایده آل ،

ورودی VA = VA خروجی

VAIA = VBIB

یا ، IB / IA = VA / VB = 1 / K

از این رو جریانها در معکوس نسبت دگرگونی (ولتاژ) قرار دارند.

کاربرد های ترانسفورماتور:
ترانسفورماتورها در اکثر مدارهای الکترونیکی استفاده می شوند. ترانسفورماتور تنها 3 برنامه دارد.

برای افزایش ولتاژ و جریان.
برای کاهش ولتاژ و جریان
برای جلوگیری از ترانسفورماتورهای DC ، فقط می توان جریانهای متناوب را عبور داد ، بنابراین کاملاً از عبور DC به مدار بعدی جلوگیری می کنند.
اما کاربرد این 3 برنامه بی پایان است به همین دلیل در بسیاری از مدارها جایگاهی دارند.

ترانسفورماتورها - چه زمانی باید استفاده شود و چگونه کار می کند؟
سؤال:
چه موقع باید از ترانسفورماتور در صدا استفاده کنم؟ ترانسفورماتور چیست؟ چگونه کار می کند؟
پاسخ:
ترانسفورماتورهای صوتی:
ترانسفورماتورهای صوتی می توانند:
1) افزایش (افزایش) یا پایین آمدن (کاهش) ولتاژ سیگنال.
  2) امپدانس مدار را افزایش یا کاهش دهید.
3) یک مدار را از عدم تعادل به متعادل و بالعکس تبدیل کنید؛
4) جریان DC را در یک مدار مسدود کنید در حالی که اجازه می دهد جریان AC جریان یابد.
5) برق یک وسیله صوتی را از دیگری جدا کنید. در حالی که ترانسفورماتورها در سایر کاربردها مفید هستند ، این مقاله تنها به استفاده از صوت می پردازد.

ترانسفورماتور چیست؟
ترانسفورماتور یک وسیله الکتریکی است که به یک سیگنال ورودی AC (مانند صدا) می تواند سیگنال خروجی AC مربوط را تولید کند بدون اینکه ورودی و خروجی از لحاظ جسمی به یکدیگر متصل شوند. این کار با داشتن دو (یا بیشتر) سیم پیچ سیم عایق در اطراف یک هسته فلزی مغناطیسی انجام می شود. به این سیم پیچ ها سیم پیچ گفته می شود. هنگامی که یک سیگنال AC از سیم پیچ ورودی (اصلی) عبور می کند ، یک سیگنال AC مربوط به سیم پیچ خروجی (ثانویه) از طریق پدیده ای به نام اتصال جرمی القا می شود. با تغییر تعداد چرخش سیم در هر سیم پیچ ، ترانسفورماتورها را می توان تولید کرد تا دارای نسبت های مختلف امپدانس باشند. نسبت بین امپدانس ورودی و خروجی با عبور سیگنال از ترانسفورماتور افزایش یا از دست رفتن سطح سیگنال را فراهم می کند. ترانسفورماتورها دو طرفه هستند به گونه ای که سیم پیچ ورودی می تواند به سیم پیچ خروجی تبدیل شود و یک خروجی به ورودی تبدیل شود. به دلیل ماهیت دو طرفه ترانسفورماتور ، می تواند در صورت استفاده در یک جهت یا ضرر هنگام استفاده معکوس ، سطح سیگنال را افزایش دهد.

ترانسفورماتورها را می توان با سیم پیچ های اولیه یا ثانویه تولید کرد. سیم پیچ همچنین می تواند چندین اتصال یا "شیر" داشته باشد. شیرهای چند ضلعی امپدانسهای متفاوتی را به همراه سود / ضرر مختلف ارائه می دهند.

تصویر ترانسفورماتور

نمودار برق ترانسفورماتور

سیم پیچ های متعدد

شیرهای چندگانه

انواع ترانسفورماتور صوتی وجود دارد؟
دو نوع اصلی ترانسفورماتور صوتی وجود دارد که هرکدام دارای چندین کارکرد هستند:

ترانسفورماتورهای مرحله به مرحله / پائین:
سازگاری یا تطبیق سطح سیگنال
سازگاری یا تطابق مقاومت
ترانسفورماتورهای وحدت 1: 1
مسدود کردن DC
تداخل فرکانس رادیویی (RFI)
آسانسور زمین و جداسازی دستگاه
ترانسفورماتور گام به بالا / پائین
در ترانسفورماتور پله / پائین ، اولیه و فرعی تعداد سیم پیچ های متفاوتی دارند ، بنابراین امپدانس های مختلفی دارند. امپدانس های مختلف باعث می شود که از طریق ترانسفورماتور ، سطح سیگنال تغییر کند. اگر ثانویه مقاومت بالاتری (سیم پیچ بیشتر) نسبت به اولیه داشته باشد ، سطح سیگنال در ثانویه یک ولتاژ بالاتر از اولیه خواهد بود. ترانسفورماتور با استفاده از چندین ضربه ، دسترسی به چندین امپدانس و به دست آوردن یا ضررهای مختلف سیگنال را می دهد. بسیاری از میکروفن ها در خروجی خود ترانسفورماتور دارند. به عنوان مثال ، در داخل هر میکروفون SM57 و SM58 یک ترانسفورماتور است که قبل از خارج کردن میکروفون ، سطح سیگنال و امپدانس را بالا می برد.

 

ترانسفورماتور وحدت 1: 1
اغلب به عنوان ترانسفورماتور ایزولاسیون نامیده می شود ، در هر سیم پیچ تعداد سیم پیچ های یکسانی دارد. از آنجا که امپدانس برای اولیه و ثانویه یکسان است ، سطح سیگنال تغییر نمی کند. ترانسفورماتور وحدت اجازه می دهد تا یک سیگنال صوتی را از حالت اولیه به ثانویه منتقل کند در حالی که ولتاژ DC و تداخل فرکانس رادیویی (RFI) را مسدود می کند. همچنین از آنجا که اولیه و فرعی از یکدیگر عایق بندی شده اند ، ترانسفورماتور وحدت قطعات مختلف تجهیزات را به صورت الکتریکی جدا می کند. این می تواند مشکلات را با جدا کردن ("بلند کردن") دستگاه های مختلف حل کند. سایر کاربردهای ترانسفورماتور وحدت شامل ارائه چندین خروجی از ورودی یک میکروفن با استفاده از سیم پیچ های ثانویه ثانویه ، و تغییر سیگنال های متعادل به سیگنال های نامتعادل یا بالعکس.

محدودیت های ترانسفورماتور صوتی چیست؟
اولین محدودیت پاسخ فرکانس است. با طراحی ، ترانسفورماتورهای صوتی فقط سیگنال های صوتی را عبور می دهند. بنابراین ، یک ترانسفورماتور صوتی سیگنال هایی را که در زیر یا بالاتر از محدوده صوتی 20 - 20،000 هرتز قرار دارند ، کاهش داده یا مسدود می کند. این می تواند بسته به شرایط محدودیت یا فایده ای داشته باشد. محدودیت دوم این است که ترانسفورماتورهای صوتی حداکثر سطح ورودی را دارند که بدون ایجاد سیگنال تحریف شده قابل عبور نیست. وقتی از حداکثر سطح فراتر رفت ، گفته می شود که ترانسفورماتور "اشباع" است ، یعنی نمی تواند سیگنال بیشتری را نگه دارد. محدودیت سوم این است که ترانسفورماتورهای صوتی هنگام استفاده در مدارهای صوتی معمولی نمی توانند یک سیگنال را تا حدود 25 dB افزایش دهند. به دلیل همین محدودیت ، یک ترانسفورماتور صوتی به طور معمول نمی تواند جایگزین Preamp میکروفون شود. اگر به بیش از 25 دسی بل افزایش سود نیاز باشد ، باید از پیش تقویت کننده فعال به جای ترانسفورماتور استفاده شود.

 

تفاوت بین ترانسفورماتور گران و ترانسفورماتور ارزان چیست؟
بیشتر تفاوت ها شامل محدودیت های گفته شده در بالا است. به عنوان مثال ، یک ترانسفورماتور گران قیمت پاسخ فرکانس مسطح و گسترده تری خواهد داشت. اغلب ، یک سیگنال ورودی داغتر می تواند از طریق ترانسفورماتور گران قیمت و بدون اشباع آن وارد شود. ترانسفورماتورهای گران قیمت نیز بهتر محافظت می شوند. محافظت از وانت و تداخل از منابع خارجی مانند منبع تغذیه را کاهش می دهد. نه تنها محافظ سیگنال های ناخواسته را از ترانسفورماتور نگه می دارد بلکه سیگنال مورد نظر را نیز درون ترانسفورماتور نگه می دارد. بسیاری از ترانسفورماتورهای ارزان قیمت محافظ ندارند در حالی که ممکن است ترانسفورماتورهای گران قیمت دارای چندین محافظ باشند.

نکته:ترانسفورماتورهای صوتی.
 
آیا از ترانسفورماتور برای مطابقت با امپدانس استفاده می کنید؟
 
از ترانسفورماتور برای افزایش یا کاهش سطح سیگنال تا 25 دسی بل استفاده کنید.
 
برای جداسازی اجزای مشکل در یک زنجیره صوتی از ترانسفورماتور 1: 1 استفاده کنید.
 
برای افزایش سطح سیگنال بیش از 25 دسی بل از ترانسفورماتور استفاده نکنید.

پیوست:

معادلات مهم
تعداد چرخش سیم در هر سیم پیچ مربوط به نسبت چرخش است. امپدانس مشخص شده ترانسفورماتور امپدانس مدار باز است ، یعنی چیزی که به اصلی یا ثانویه ترانسفورماتور وصل نشده باشد. هنگامی که یک میکروفون به ترانسفورماتور متصل است ، ثانویه امپدانس میکروفون ها را منعکس می کند ، که توسط مربع نسبت چرخش اصلاح می شود.

نسبت چرخش مربوط به نسبت ولتاژ و جریان است:

از معادله زیر برای تعیین کل افزایش یا از بین رفتن یک مدار هنگام استفاده از ترانسفورماتور استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

لیست قیمت ترانسفورماتور دست دوم

 

قیمت ترانس برق ۵۰ کیلو وات دست دوم

 

ترانس ۲۵ کاوا دست دوم

 

فروش ترانس برق دست دوم

 

ترانسفورماتور دست دوم

 

فروش ترانس برق خانگی دست دوم

 

ترانس دست دوم

 

ترانس کارکرده

 

خرید و فروش ترانسفورماتور دست دوم و کارده

 

قیمت ترانس برق سه فاز دست دوم

 

قیمت ترانس برق صنعتی دست دوم

 

ترانس 20 کیلو ولت دست دوم

 

ترانس برق دست دوم

 

قیمت انواع ترانس برق دست دوم

 

خريد ترانس كاركرده

 

ترانسفورماتور کارکرده

 

فروش ترانس دست دوم

 

 

ترانس برق دست دوم فروشی

 

خرید ترانسفورماتور کارکرده

 

قیمت ترانس برق دست دوم

 

خرید ترانس کارکرده

 

فروش ترانسفورماتور

 

قیمت ترانس برق خانگی دست دوم

 

ترانس فاراتل دست دوم

 

قیمت ترانس 100kva دست دوم

 

فروش ترانس

 

خریداران ترانسفورماتور

 

خرید ترانس دست دوم

 

قیمت ترانس 75 kva

 

قیمت ترانس برق 25 کیلووات

 

قیمت ترانس برق ۵۰ کیلو وات

 

خرید ترانسفورماتور

 

قیمت ترانس ۴۰۰ کاوا

 

قیمت ترانس 100kva

 

قیمت ترانس

 

قیمت ترانس برق

 

خرید ترانس برق

 

خرید ترانس

 

لیست قیمت ایران ترانسفو

 

قیمت ترانس ۲۵۰ کیلو وات

 

قیمت ترانس برق صنعتی

 

ترانس برق خانگی دست دوم

 

فروش ترانس برق

 

لیست قیمت ترانسفورماتور ایران ترانسفو

 

خرید اتو ترانس دست دوم

 

قیمت ترانس برق ۱۰۰کاوا

 

قیمت ترانس 25 kva

 

خرید ترانس برق دست دوم

 

قیمت ترانس برق ۲۵ کیلو وات

 

قیمت ترانس 250 kva

 

قیمت ترانس 50 kva

 

خرید ترانس ماکروفر دست دوم

 

ترانس سوخته

 

ترانس 315 kva

 

ایران ترانسفو قیمت

 

تراس ولت

 

قیمت ترانس ایران ترانسفو

 

ترانس 100 kva

 

ترانس ۵۰ کاوا

 

قیمت ترانس 250 کیلو وات

 

قیمت ترانس 315

 

قیمت ترانسفورماتور ۲۵

 

قیمت ترانس برق 50 آمپر

 

قیمت ترانس ۱۰۰

 

ترانس ۲۵ کیلو وات

 

قیمت ایران ترانسفو

 

قیمت انواع ترانس

 

قیمت ترانس 200 kva

 

قیمت ترانس 630 kva

 

قیمت ترانس 25

 

قیمت ترانس 315 ایران ترانسفو

 

قیمت ترانس برق ۲۵۰ کیلووات

 

قیمت ترانس خشک ایران ترانسفو

 

قیمت روز ترانسفورماتور

 

ترانس 315kva

 

قیمت ترانس ۲۵ کاوا

 

قیمت ترانسفورماتور ایران ترانسفو

 

ترانس ۵۰ کاوا چند امپر است

 

قیمت ترانس 400 کیلو ولت

 

قیمت ترانس برق دستی

 

ترانس 100 کاوا چند آمپر است

 

ترانس ۱۰۰ کاوا

 

فروش منبع تغذیه دست دوم

 

خرید ترانسفورماتور کاهنده

 

ترانس مایکروویو دست دوم

 

قيمت ترانس

 

فروش ترانسفورماتور کاهنده

 

قیمت ترانس 1000kva

 

ترانس جوش دست دوم