ترانسفورماتور چیست و چگونه کار می کند؟
910580#6
ترانسفورماتور یک دستگاه ایستا است که جریان متناوب را در فرکانسی ثابت، از یک سطح ولتاژ به سطح ولتاژی دیگر (بیشتر یا کمتر یا گاهی همسطح) تبدیل می‌کند. ترانسفورماتور انرژی الکتریکی را با استفاده از کوپل مغناطیسی از یک مدار به مداری دیگر انتقال می‌دهد. یک جریان متغیر الکتریکی در "سیم‌پیچ اولیه" یک شار مغناطیسی متغیر نسبت به زمان را در "هستهٔ" ترانسفورماتور ایجاد می‌کند که موجب ایجاد میدان مغناطیسی در "سیم‌پیچ ثانویه" خواهد شد. این میدان مغناطیسی متغیر یک نیروی محرک الکتریکی یا ولتاژ را در سیم‌پیچ ثانویه القا خواهد کرد. به این پدیده القای متقابل گفته می‌شود.
ماشین الکتریکی
179294#13
و هم‌چنین در حالت ایدئال خواهیم داشت:
ترانسفورماتور
179294#16
در یک ترانسفورماتور ایدئال، ترانسفورماتور دارای یک هسته بدون مقاومت مغناطیسی و دو سیم‌پیچ بدون مقاومت الکتریکی است. زمانی که ولتاژ به ورودی‌های اولیه ترانسفورماتور اعمال می‌شود، برای به‌وجود آوردن شار در مدار مغناطیسی هسته باید جریانی کوچکی در سیم‌پیچ اولیه جاری شود. از آن‌جایی که در ترانسفورماتور ایدئال هسته فاقد مقاومت مغناطیسی است، این جریان قابل چشم‌پوشی خواهد بود و این در حالی که در یک ترانسفورماتور واقعی این جریان بخشی از تلفات ترانسفورماتور را تشکیل خواهد داد.
ترانسفورماتور
4970690#0
ترانسفورماتور ابزار دقیق یا ترانسفورماتور ابزاری () ترانسفورماتوری برای ایزوله‌سازی و تبدیل میزان ولتاژ و جریان بالا در پست‌های فشار قوی است. بیشترین استفاده از این ترانسفورماتور در زمینه اندازه‌گیری ولتاژ و جریان بالا است بدین ترتیب که ولتاژ قسمت اولیه این ترانسفورماتور بسیار بالا می‌باشد اما این ترانسفورماتور ولتاژ ایزله و پایینی در ثانویه خود فراهم می‌کند که افزون بر راحتی اندازه‌گیری ایمنی کار را هم بالا می‌برد. سیم‌پیچ اولیه ترانسفورماتور به مدار ولتاژ یا جریان بالا وصل می‌شود و وسایل اندازه‌گیری به طرف ثانویه آن متصل می‌شود.
ترانسفورماتور ابزار دقیق
179294#7
به‌طوری‌کلّی یک عملکرد ترانسفورماتور بر دو اصل استوار است:
ترانسفورماتور
179294#12
اگر سیم‌پیچ ثانویه یک‌بار متصل شده باشد، جریان در سیم‌پیچ ثانویه جاری خواهد شد و به‌این ترتیب توان الکتریکی بین دو سیم‌پیچ منتقل می‌شود. اگر ترانسفورماتور ایدئال بدون تلفات کار کند و تمام توانی که به ورودی وارد می‌شود، به خروجی برسد و به این ترتیب توان ورودی و خروجی برابر شود، در این حالت داریم:
ترانسفورماتور
179294#19
مشتق زمان در قانون القای فارادی نشان می‌دهد که شار در یک سیم‌پیچ، برابر انتگرال ولتاژ ورودی است. در یک ترانسفورماتور ایدئال افزایش شار در سیم‌پیچ به‌طور خطی در نظر گرفته می‌شود اما در عمل شار مغناطیسی با سرعت نسبتاً زیاد افزایش پیدا می‌کند این افزایش تا جایی ادامه دارد که شار به نقطه اشباع مغناطیسی هسته می‌رسد. به خاطر افزایش ناگهانی جریان مغناطیس‌کننده در یک ترانسفورماتور واقعی، همه ترانسفورماتورها باید همیشه با جریان متناوب سینوسی (نه پالسی) تغذیه شوند. برای یک ترانسفورماتور در چگالی مغناطیسی ثابت، EMF با افزایش بسامد افزایش می‌یابد که تأثیر آن را می‌توان از معادله عمومی EMF محاسبه کرد؛ بنابراین با استفاده از ترانسفورماتورها در بسامد بالاتر می‌توان بهره‌وری آن‌ها را نسبت به وزن‌شان افزایش داد چراکه یک ترانسفورماتور با حجم هسته ثابت در بسامد بالاتر می‌تواند میزان توان بیشتری را بین سیم‌پیچ‌ها جابجا کند و تعداد دور سیم‌پیچ کمتری نیز برای ایجاد یک امپدانس ثابت نیاز خواهد بود. با این حال افزایش بسامد می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات مضاعف مانند تلفات هسته و "اثر سطحی" در سیستم شود. در هواپیماها و برخی تجهیزات نظامی از بسامد ۴۰۰ هرتز استفاده می‌شود چرا که با این کار گذشته از افزایش برخی تلفات می‌توان حجم تجهیزات را کاهش داد.
ترانسفورماتور
868082#0
ترانسفورماتور ولتاژ (به انگلیسی: Voltage Transformer) یا اصطلاحاً VT) PT)، ترانسفورماتور خاصی است که اولیه‌ای با ولتاژ زیاد و ثانویه‌ای با ولتاژ کم دارد. توان نامی این ترانسفورماتور بسیار کم است و تنها هدف آن فراهم کردن نمونه‌ای از ولتاژ سیستم قدرت برای دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل است. چون ترانسفورماتور ولتاژ به منظور نمونه‌گیری ولتاژ به کار می‌رود، می‌بایست بسیار دقیق عمل کند تا موجب اعوجاج ولتاژهای واقعی نشود. ترانسفورماتورهای ولتاژ از لحاظ دقت در کلاس‌های مختلفی ساخته می‌شوند و هنگام خرید باید با توجه به دقت مورد نیاز در اندازه‌گیری به این کلاس‌ها توجه کرد. دو سر خروجی ترانس ولتاژ برخلاف ترانس جریان هیچ‌گاه نباید اتصال کوتاه شود.چاپمن، استفن. «مبانی ماشینهای الکتریکی»، چاپ چهارم. تهران: مؤسسه انتشارات نص، ۱۳۸۶.
ترانس ولتاژ
179294#20
به‌طور کلی استفاده از یک ترانسفورماتور در ولتاژ نامی ولی بسامد بیش از نامی موجب کاهش جریان مغناطیس‌کننده می‌شود و به این ترتیب در بسامدی کمتر از بسامد نامی جریان مغناطیس‌کننده می‌تواند در حد زیادی افزایش یابد. البته استفاده از ترانسفورماتورها در بسامدهای بیشتر یا کمتر از بسامد نامی باید قبل از اقدام، مورد ارزیابی قرار گیرد تا شرایط ایمن برای کار ترانس مثل سنجش ولتاژها، تلفات و استفاده از سیستم خنک‌کننده خاص بررسی شود. برای مثال ترانسفورماتورها باید به وسیله رله‌های کنترل محافظتی "ولتاژ به ازای بسامد" مجهز شوند تا در مقابل اضافه ولتاژهای ناشی از افزایش بسامد محافظت شوند.
ترانسفورماتور
179294#0
ترانسفورماتور یا ترَنسفورمر وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را بین دو یا چند سیم‌پیچ و از طریق القای الکترومغناطیسی منتقل می‌کند. به این صورت، یک جریان متغیر در سیم‌پیچ اولیه ترانسفورمر موجب تولید میدان مغناطیسی متغیر می‌شود که این میدان منجر به ایجاد ولتاژ در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود.
ترانسفورماتور