ترانسفورماتور چیست؟ همه ی چیزهایی که لازم است بدانی
مقدار
میدونی ترانسفورماتور چیست? ما تو را گرفتیم!
ترانسفورماتور یک وسیله الکترونیکی است ترجمه ها الکتریسیته بین دو یا چند مدار ترانسفورماتورها برای افزایش or کاهش می یابد ولتاژ سیگنال AC (جریان متناوب).
اما این همه ماجرا نیست. بیایید نگاهی دقیق تر به این دستگاه های شگفت انگیز بیندازیم!
تاریخچه ترانسفورماتور
ترانسفورماتور توسط یک مهندس آمریکایی مجارستانی اختراع شد اتو بلاتی در سال 1884.
اعتقاد بر این است که او پس از دیدن یک آزمایش ناموفق که شامل عبور جریان الکتریکی از یک ورق فلزی بود، الهام گرفت تا این دستگاه را بسازد.
اصل عملکرد ترانسفورماتور
اصل عملکرد ترانسفورماتور بر اساس مفهوم القایی است. هنگامی که برق به یک سیم پیچ اعمال می شود، نیروی محرکه الکتریکی در سیم پیچ دیگر ایجاد می کند که باعث قطبی شدن آن به صورت مغناطیسی می شود.
نتیجه نهایی این است که جریان هایی در یک مدار القا می شوند که ولتاژی ایجاد می کند و سپس قطبیت آن را معکوس می کند.
استفاده از ترانسفورماتور چیست؟
ترانسفورماتورها معمولاً برای کاهش می یابد ولتاژ در مدار الکتریکی این امر آن را برای تجهیزات ولتاژ پایین که در نزدیکی قرار دارند ایمن تر می کند. الکترونیک حساس دستگاه ها و همچنین از آسیب به سیم کشی برق خانگی جلوگیری می کند.
از ترانسفورماتورها نیز می توان برای توزیع برقی که با قطع بار از خط عرضه در دوره‌های اوج تقاضا، بیش از حد بارگذاری می‌شود یا پایداری ندارد.
ترانسفورماتور را می توان بسته به مدارهای مختلفی در مدارهای مختلف قرار داد نیازمند که تضمین می کند که هیچ اضافه بار وجود ندارد، حتی اگر یک مدار با ولتاژ مورد نیاز مشکل داشته باشد.
این نیز به شما اجازه می دهد تنظیم کردن در هر زمان به چه مقدار نیرو نیاز دارید تا سیستم الکتریکی خیلی سخت کار نکند و زود فرسوده نشود، زیرا همیشه مقداری بار روی همه ترانسفورماتورها قرار می گیرد.
قطعات ترانسفورماتور
ترانسفورماتور از یک سیم پیچ اولیه، یک سیم پیچ ثانویه و یک مدار مغناطیسی تشکیل شده است. هنگامی که برق به مدار اولیه اعمال می شود، شار مغناطیسی آن فاز بر روی فاز ثانویه اثر می گذارد و بخشی از این جریان ها را به داخل آن منحرف می کند.
این باعث ایجاد ولتاژی می شود که در سیم پیچ دوم القا می شود و سپس قطبیت آن را معکوس می کند. این به دلیل این واقعیت است که شار مغناطیسی از یک سیم پیچ قطع شده و به دیگری اعمال می شود. نتیجه نهایی یک جریان القایی در مدار ثانویه و همچنین سطوح ولتاژ متناوب است.
سیم پیچ های اولیه و ثانویه را می توان به صورت سری یا موازی با یکدیگر متصل کرد که بسته به نیاز آن مدار خاص بر انتقال توان متفاوت تأثیر می گذارد.
این طراحی به ما امکان می دهد از یک مدار برای چندین منظور استفاده کنیم. اگر در زمان معینی نیازی به سطوح انرژی نباشد، می توان آنها را به مدار دیگری منتقل کرد که ممکن است نیاز بیشتری به آنها داشته باشد.
ترانسفورماتور چگونه کار می کند؟
اصل ترانسفورماتور این است که الکتریسیته از یک سیم پیچ عبور می کند که میدان مغناطیسی ایجاد می کند و سپس در سیم پیچ های دیگر جریان ایجاد می کند. این بدان معنی است که سیم پیچ اولیه برق را به سیم پیچ ثانویه می رساند تا باعث تولید ولتاژ شود.
این فرآیند زمانی آغاز می شود که یک جریان متناوب (AC) در سیم پیچ اولیه وجود داشته باشد، که مغناطیس با معکوس شدن قطبیت بین شمال و جنوب ایجاد می کند. سپس میدان مغناطیسی به سمت بیرون به سمت سیم پیچ ثانویه حرکت می کند و در نهایت وارد سیم پیچ اول سیم می شود.
میدان مغناطیسی در امتداد سیم اول حرکت می کند و قطبیت یا جهت را تغییر می دهد که سپس جریان الکتریکی را القا می کند. این فرآیند به تعداد دفعات وجود سیم پیچ روی ترانسفورماتور تکرار می شود. قدرت ولتاژ تحت تأثیر تعداد چرخش در مدارهای اولیه و ثانویه است.
میدان مغناطیسی از طریق سیم پیچ ثانویه سیم به حرکت خود ادامه می دهد تا به انتهای آن برسد و سپس به سیم پیچ اول سیم باز می گردد. این باعث می شود که بیشتر الکتریسیته در یک جهت به جای دو جهت مختلف می رود که جریان متناوب (AC) ایجاد می کند.
چون انرژی در میدان مغناطیسی ترانسفورماتور ذخیره می شود، نیازی به منبع تغذیه دوم نیست.
برای اینکه انتقال نیرو از سیم پیچ اولیه به سیم پیچ ثانویه کار کند، باید آنها را در یک مدار بسته به هم متصل کرد. این بدان معنی است که یک مسیر پیوسته وجود دارد، بنابراین برق می تواند از هر دوی آنها عبور کند.
کارایی ترانسفورماتور به تعداد چرخش در هر طرف و همچنین از چه فلزی ساخته شده است بستگی دارد.
هسته آهنی قدرت میدان مغناطیسی را افزایش می دهد، بنابراین عبور میدان مغناطیسی از هر سیم به جای فشار دادن به آن و گیر کردن آسان تر است.
همچنین می توان ترانسفورماتورهایی ساخت تا ولتاژ را در عین کاهش جریان افزایش دهند. به عنوان مثال، آمپرمتر برای اندازه گیری تعداد آمپرهای عبوری از یک سیم استفاده می شود.
یک ولت متر برای اندازه گیری مقدار ولتاژ موجود در یک مدار الکتریکی استفاده می شود. به همین دلیل باید با هم ساخته شوند تا درست کار کنند.
مانند هر وسیله الکترونیکی دیگری، ترانسفورماتورها گاهی اوقات ممکن است به دلیل بار اضافی از کار بیفتند یا کوتاه شوند. هنگامی که این اتفاق می افتد، ممکن است یک جرقه ایجاد شود و دستگاه را بسوزاند.
اگر در حال انجام هر نوع تعمیر و نگهداری هستید، مهم است که مطمئن شوید که برق از ترانسفورماتور عبور نمی کند. این بدان معنی است که منبع تغذیه باید خاموش شود، مثلاً توسط یک قطع کننده مدار، تا ایمنی همه تضمین شود.
انواع ترانسفورماتور
- ترانسفورماتور پله بالا و پایین
- ترانس برق
- ترانسفورماتور توزیع
- استفاده از ترانسفورماتور توزیع
- ترانسفورماتور ابزار
- ترانس جریان
- ترانسفورماتور پتانسیل
- ترانسفورماتور تک فاز
- ترانسفورماتور سه فاز
ترانسفورماتور پله بالا و پایین
ترانسفورماتور پله‌آپ برای تولید ولتاژ خروجی بالاتر از ولتاژ ورودی الکتریکی طراحی شده است. آنها زمانی استفاده می شوند که برای مدت کوتاهی به مقدار زیادی قدرت موثر نیاز دارید، اما نه همیشه.
یکی از نمونه‌های آن افرادی است که با هواپیما سفر می‌کنند یا با دستگاه‌های الکترونیکی کار می‌کنند که جریان زیادی مصرف می‌کنند. از این ترانسفورماتورها برای تامین انرژی خانه هایی که دارای توربین های بادی یا پنل های خورشیدی هستند نیز استفاده می شود.
ترانسفورماتورهای کاهنده برای کاهش ولتاژ در ورودی الکتریکی طراحی شده اند تا بتواند برق را با ولتاژ خروجی کمتری تامین کند.
این نوع ترانسفورماتور اغلب در خانه‌ها یا رایانه‌هایی که همیشه از انرژی یا ماشین‌آلات ساده مانند لامپ یا فانوس استفاده می‌کنند استفاده می‌شود.
ترانس برق
یک ترانسفورماتور قدرت، معمولاً در مقادیر زیاد، توان را منتقل می کند. آنها عمدتاً برای انتقال برق در فواصل طولانی از طریق شبکه برق استفاده می شوند. ترانسفورماتور برق برق ولتاژ پایین مصرف می کند و آن را به برق فشار قوی تبدیل می کند تا بتواند مسافت های طولانی را طی کند.
سپس ترانسفورماتور در نزدیکی فرد یا شرکتی که به برق نیاز دارد به ولتاژ پایین برمی گردد.
ترانسفورماتور توزیع
ترانسفورماتور توزیع برای ایجاد یک سیستم توزیع جریان الکتریکی ایمن طراحی شده است. آنها عمدتاً برای خانه ها، ادارات، کارخانه ها و سایر تأسیساتی که نیازهای انرژی در سطوح مختلف است و نیاز به یک جریان برق یکنواخت دارند استفاده می شود.
آنها با تنظیم جریان برق به خانه ها و ساختمان ها، نوسانات برق را کاهش می دهند.
یک ترانسفورماتور توزیع واقعاً یک ترانسفورماتور نیست به این معنا که ولتاژ بالاتری نسبت به ورودی ارائه می دهد، اما توزیع ایمن تر و کارآمدتر برق را ارائه می دهد.
این کار با عملکرد اصلی آن یعنی تبدیل انرژی از شبکه الکتریکی به ولتاژ پایین‌تر امکان‌پذیر می‌شود تا بتوان با خیال راحت در خانه‌ها و مشاغل از آن استفاده کرد.
ترانسفورماتور ابزار
ترانسفورماتور ابزار، نوع خاصی از دستگاه ترانسفورماتور در نظر گرفته می شود. عملکردهای مشابه ترانسفورماتور توزیع را دارد، اما برای بار کوچکتر طراحی شده است.
آنها نسبت به انواع دیگر ترانسفورماتورها کوچکتر و ارزان تر هستند و برای استفاده با وسایل کوچک مانند ابزارهای برقی دستی یا اجاق های مایکروویو ایده آل هستند.
ترانس جریان
ترانسفورماتور جریان وسیله ای است که به شما امکان اندازه گیری ولتاژ بالا را می دهد. ترانسفورماتور جریان نامیده می شود زیرا جریان AC را به دستگاه تزریق می کند و در نتیجه مقدار خروجی DC را اندازه گیری می کند.
ترانسفورماتورهای جریان جریان هایی را اندازه گیری می کنند که 10-100 برابر کمتر از توان ولتاژ هستند و آنها را به ابزاری ایده آل برای اندازه گیری تجهیزات یا دستگاه های الکتریکی خاص تبدیل می کند.
ترانسفورماتور پتانسیل
ترانسفورماتور ولتاژ وسیله ای است که ولتاژ الکتریکی را به سطح مناسب تری برای اندازه گیری تبدیل می کند. این دستگاه برق فشار قوی را تزریق می کند و در نتیجه میزان برق با ولتاژ پایین را اندازه گیری می کند.
مانند ترانسفورماتورهای جریان، ترانسفورماتورهای ولتاژ امکان اندازه گیری در سطوح ولتاژی 10 تا 100 برابر کمتر از ترانسفورماتورهای توزیع را می دهند.
ترانسفورماتور تک فاز
ترانسفورماتور تک فاز نوعی ترانسفورماتور توزیعی است که 120 ولت برق را توزیع می کند. آنها در مناطق مسکونی، ساختمان های تجاری و نیروگاه های غول پیکر یافت می شوند.
ترانسفورماتورهای تک فاز در مدارهای سه فازی کار می کنند که در آن ولتاژ ورودی روی دو یا چند هادی با فاصله 120 درجه از هم توزیع می شود تا به محل مشتری برسد. ولتاژ ورودی که وارد بادبادک می شود معمولاً در آمریکای شمالی 120 تا 240 ولت است.
ترانسفورماتور سه فاز
ترانسفورماتور سه فاز نوعی ترانسفورماتور انتقال یا توزیع است که 240 ولت برق را توزیع می کند. در آمریکای شمالی، ولتاژ ورودی از 208 تا 230 ولت متغیر است.
ترانسفورماتورها برای سرویس دهی به مناطق وسیعی که بسیاری از مصرف کنندگان به برق نیاز دارند استفاده می شود. منطقه ای که توسط یک ترانسفورماتور سه فاز سرو می شود دارای سه مجموعه سیم است که از آن تابش می کنند که 120 درجه از هم فاصله دارند و هر مجموعه ولتاژ متفاوتی را تامین می کند.
یک ترانسفورماتور سه فاز دارای شش سیم پیچ ثانویه است. آنها در ترکیب های مختلف برای به دست آوردن ولتاژ مورد نظر برای منطقه خاص هر مشتری استفاده می شوند.
شش سیم پیچ ثانویه به دو نوع ولتاژ بالا و پایین تقسیم می شوند. یک مثال از این حالت اگر سه مصرف کننده در یک منطقه وجود داشته باشد که توسط یک ترانسفورماتور توزیع سه فاز تغذیه می شود.
نتیجه
ما معتقدیم که اکنون شما درک می کنید ترانسفورماتور چیست و چرا ما نمی توانیم بدون آنها زندگی کنیم.
