Transformer
انواع ترانسفورماتورهای قدرت
فروش و نصب و راه اندازی انواع ترانسفورماتورهای نیروگاهی
 |  |  |  |
| 110KV-Power | 220kv-Combined- | ترانس فورماتور | ترانس فورماتور |
 |  |  |  |
| ترانس فورماتور | ترانس فورماتور | ترانس فورماتور | ترانس جریان |
 |  |  |  |
| Transformer | Transformer | Transformer | Transformer |
 |  |  |  |
| ترانسفور ماتور | ترانسفور ماتور | ترانسفور ماتور | ترانسفور ماتور |
 |  |  |  |
| نصب و راه اندازی | طراحی و تولید | حمل و نقل ترانسفور ماتور | واردات انواع ترانسفورماتور |
ترانسفورماتور کلیدی
شکل (9)
ترانسفورماتور صوتی : ترانس های صوتی که معمولاً به دو دسته ترانس بلندگو و ترانس رابط تقسیم می شوند دارای هسته آهنی بوده و از نوع ترانس های کاهنده می باشند . ترانس بلندگو دارای امپدانس ورودی چند کیلو اهم و امپدانس خروجی چند اهم است و به غلط به چوک بلندگو هم مشهور است . معمولاً اولیه دارای سه و ثانویه دارای دو سر است و سیم های ثانویه دارای قطر بیشتری هستند چرا که ترانس بلندگو کاهنده ولتاژ و افزاینده جریان است و بنابراین جریان ثانویه بیشتر از جریان اولیه است . در شکل (10) تصویری از یک ترانس بلندگو و در شکل (11) سمبل مداری آن نمایش داده شده است .
ترانس بلندگو
شکل (10)
سمبل مداری ترانس بلندگو
شکل (11)
ترانس رابط بر عکس ترانس بلندگو ، دارای دو سر اولیه و سه سر ثانویه است و برای ارتباط کوپلاژ طبقات مختلف یک تقویت کننده صوتی به کار می رود . در شکل (12) سمبل مداری ترانس رابط نمایش داده شده است .
سمبل مداری ترانس رابط
شکل (12)
ترانس های صوتی در واقع مبدل امپدانس هستند و به عبارت دیگر به عنوان تطبیق دهنده امپدانس استفاده می شوند . در اینجا می خواهیم این خاصیت ترانس را مورد بررسی قرار دهیم . اصولاً در یک ترانس مفهوم امپدانس ورودی و خروجی به صورت زیر است .
که در این روابط Z1 امپدانس ورودی و Z2 امپدانس خروجی است .
بنابراین نسبت ولتاژ اولیه به جریان اولیه را امپدانس ورودی و نسبت ولتاژ ثانویه به جریان ثانویه را امپداس خروجی می گویند که امپدانس خروجی در واقع برابر با امپدانس بار است . خیلی مواقع مقدار امپدانس بار خیلی کم و مقدار امپدانس منبع خیلی زیاد است . برای مثال یک بلندگوی 8 اهمی دارای امپدانس 8 اهم است و اگر این بلندگو را به یک سیگنال ژنراتور صوتی که عموماً دارای امپدانس 600 اهم است متصل کنیم مشاهده می شود که صدایی از بلندگو شنیده نمی شود . در صورتی که اگر سیگنال ژنراتور صوتی از طریق یک ترانس به بلندگو متصل شود صدای بلندگو قابل شنیدن می شود . علت پیست ؟ در جواب باید گفت که علت این امر تطبیق امپدانس است . اصولاً برای اینکه یک منبع حداکثر توان را به یک بار تحویل دهد باید امپدانس منبع و امپدانس بار با هم مساوی باشند . هر چه این دو امپدانس با هم اختلاف بیشتری داشته باشند توان تحویلی به بار کمتر خواهد بود . رابطه بین امپدانس ورودی و خروجی یک ترانس به شکل زیر است .
که در این رابطه Z1 امپدانس ورودی و برابر با حاصل تقسیم ولتاژ اولیه به جریان اولیه است و Z2 امپدانس خروجی و برابر با حاصل تقسیم ولتاژ ثانویه به جریان ثانویه است و n نسبت دور ترانس است . به عنوان مثال یک ترانس بلندگو دارای نسبت دور 10 است . چنانچه این ترانس را به یک بلندگوی 8 اهمی متصل کنیم امپدانس ورودی چقدر می شود ؟
بنابراین ترانس مزبور امپدانس 800 اهم در اولیه را به مقدار 8 اهم در ثانویه تبدیل کرده است و به همین علت است که به آن مبدل امپدانس می گویند .
توجه نمایید که اگر ترانس کاهنده باشد ، کاهنده امپدانس و چنانچه افزاینده باشد ، افزاینده امپدانس است .
ترانسفورماتور رادیویی : ترانس های رادیویی به دو دسته IF وRF تقسیم می شوند . ترانس های IF در طبقات IF گیرنده های رادیو و تلویزیون برای کوپلاژ طبقات تقویت کننده IF استفاده می شود . معمولاً در اولیه ترانس های IF خازنی قرار گرفته که با سیم پیچ اولیه ، مدار هماهنگ را تشکیل می دهد که در فرکانس خاصی به حالت تشدید در می آید . در شکل های (13) و (14) نمونه هایی از ترانس IF نمایش داده شده است .
ترانس IF
شکل (13)
ترانس IF
شکل (14)
سیم پیچ IF معمولاً بر روی یک استوانه پلاستیکی پیچیده می شود به نحوی که یک هسته فریت رزوه شده داخل استوانه به سمت بالا و پایین قابل حرکت است و مجموعه مزبور جهت جلوگیری از تشعشع و یا تداخل امواج ، درون یک قوطی فلزی قرار می گیرد. خازن مربوطه هم معمولاً در زیر قوطی جاسازی می شود . به کمک پیچ گوشتی می توان هسته فریت را درون استوانه بالا و پایین برد . با این کار اندوکتانس اولیه سیم پیچ و در نتیجه فرکانس تشدید مدار هماهنگ را می توان تنظیم نمود . در بعضی از ترانس های IF ، در ثانویه هم خازنی قرار دارد و بنابراین دو مدار هماهنگ ایجاد می شود .اینگونه ترانس ها دارای دو هسته فریت قابل تنظیم هستند . فرکانس تشدید مدارهای هماهنگ مزبور معمولاً نزدیک به هم تنظیم می شوند که به این کار استگرتیون ( Stagger Tuned ) می گویند . با این کار پهنای باند کلی ترانس IF افزایش می یابد .
ترانس های RF هم در اساس کار ، شبیه ترانس های IF هستند . یک مثال خوب برای ترانس RF ، سیم پیچ های مدار کادر آنتن رادیوهای AM است که در آن ، سیم پیچ های اولیه و ثانویه بر روی یک هسته فریت پیچیده شده است . در شکل (15) تصویری از یک ترانس RF نمایش داده شده است .
ترانس RF
شکل (15)
اتوترانسفورماتور : یکی از انواع ترانسفورماتورهای قدرت ، اتوترانسفورماتور است که معمولاً به اختصار اتوترانس نامیده می شود . برخلاف ترانس های معمولی ، اتوترانس دارای تنها یک سیم پیچ ولی با سرهای مختلف است . به این صورت که ولتاژ ورودی به یک سیم پیچ اعمال شده و ولتاژ خروجی هم از سرهای دیگر همان سیم پیچ گرفته می شود . در شکل (16) تصویری از چند اتوترانسفورماتور نمایش داده شده است .
اتوترانسفورماتور
شکل (16)
اتوترانسفورماتورها نیز همانند ترانسفورماتورهای معمولی می توانند افزاینده و یا کاهنده ولتاژ باشند . در شکل (17) سمبل مداری یک اتوترانسفورماتور افزاینده و در شکل (18) سمبل مداری یک اتوترانسفورماتور کاهنده نمایش داده شده است .
سمبل مداری اتوترانسفورماتور افزاینده
شکل (17)
سمبل مداری اتوترانسفورماتور کاهنده
شکل (18)
مزیت اتوترانس بر ترانس معمولی این است که به علت داشتن تنها یک سیم پیچ ، ابعاد کمتری داشته و همپنین ارزانتر است .اما در مقابل مزیت ایزوله بودن ثانویه از اولیه را ندارد . یک نوع اتوترانس متغیر وجود دارد که معمولاً در کارهای آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد و به آن واریاک ( Variac ) گفته می شود . در شکل (19) تصویری از یک واریاک و در شکل (20) سمبل مداری آن نمایش داده شده است .
واریاک
شکل (19)
سمبل مداری واریاک
شکل (20)
ولتاژ ورودی به دو سر اولیه اعمال و ولتاژ خروجی بین یک سر ثابت و یک سر متغیر قابل دریافت است . بنابراین ولتاژ خروجی بین صفر تا یک مقدار حداکثر که می تواند از ولتاژ ورودی نیز بیشتر باشد قابل تنظیم است . در ترانسفورماتورها اندازه هسته آهنی بر مبنای قدرت انتقالی توسط هسته ، محاسبه می شود . از آنجا که در اتوترانسفورماتورها قدرت انتقالی توسط هسته کم است در نتیجه اندازه هسته آهنی نیز کوچک شده و در مقدار آهن مصرفی صرفه جویی می شود . هر چه ولتاژهای ورودی و خروجی از نظر مقدار به هم نزدیکتر باشند توان انتقالی توسط هسته کمتر می شود . به همین ترتیب مصرف آهن نیز پایین می آید . از طرف دیگر جریانی که از قسمت مشترک سیم پیچ عبور می کند تفاضل دو جریان ورودی و خروجی است . زیرا اگر جریان اولیه در قسمت مشترک سیم پیچ مثلاً به سمت پایین باشد ، جریان ناشی از بار ، در همین سیم پیچ به سمت بالا خواهد بود . پس ، از سیم پیچ مشترک ، جریان کمی عبور می کند و می توان قطر این قسمت از سیم پیچ را کم انتخاب کرد . در این صورت در مصرف مس نیز صرفه جویی می شود و همچنین تلفات مسی نیز کاهش می یابد . ملاحظه می شود که در این ترانسفورماتورها در مصرف آهن و مس صرفه جویی زیادی می شود . به همین علت این ترانسفورماتورها را ترانسفورماتورهای صرفه ای نیز می نامند . از آنجا که تلفات آهن و مس در اتوترانسفورماتورها پایین است راندمان آنها بسیار بالاست به طوری که اتوترانسفورماتورهای با اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی حدود 10% ، با راندمانی حدود 99.8% ساخته شده اند . به این ترتیب با تقریب مناسبی می توان راندمان این ترانسفورماتورها را صد در صد فرض کرده و توان های ورودی و خروجی را برابر دانست .
ترانسفورماتورهای سه فاز : در شبکه های قدرت ، انرژی الکتریکی بسیار بزرگی جا به جا می شود . اگر بخواهیم این انرژی را به صورت مستقیم و بدون استفاده از ترانسفورماتور جا به جا کنیم با مشکلاتی مواجه می شویم . یکی از این مشکلات این است که در این روش جریان زیادی در سیم های خطوط انتقال جاری می شود که این امر اولاً سطح مقطع بزرگی را برای هادی طلب می کند که تأمین آن مشکل است . ثانیاً سبب ایجاد تلفات انرژی زیاد در هادی ها می شود زیرا همانطور که می دانید توان تلف شده در هادی ها با مجذور جریان رابطه مستقیم دارد . پس هر چه جریان کمتر باشد تلفات در خط انتقال کمتر خواهد بود و همپنین سطح مقطع هادی ها نیز کوچکتر می شود که این امر سبب کاهش هزینه ها می شود . استفاده از ترانسفورماتور این مشکلات را برطرف می کند . برای انتقال انرژی به کمک ترانسفورماتورها ابتدا در نیروگاه های تولید برق ، توسط ترانس های افزاینده ، ولتاژ را افزایش و جریان را کاهش می دهند . نمونه ای از این نوع ترانس ها در شکل (21) نمایش داده شده است .
ترانسفورماتور افزاینده در نیروگاه برق
شکل (21)
کاهش جریان سبب کاهش قطر سیم های خطوط انتقال و در نتیجه کاهش هزینه ها می شود و همچنین میزان تلفات انرژی در هادی ها کاهش می یابد . سپس در نزدیکی مصرف کننده طی چند مرحله توسط ترانس های کاهنده ، ولتاژ را کاهش و جریان را افزایش می دهند و در نهایت در محل مصرف ، ولتاژ و جریان مجاز را در اختیار مصرف کننده قرار می دهند . از آن جا که در شبکه های توزیع و انتقال ، قدرت زیادی با سیستم سه فازه منتقل می شود پس ترانس های مورد نیاز نیز باید دارای قدرت زیاد بوده و سه فاز باشند . البته در بعضی از کشورها مثل آمریکا برای تبدیل ولتاژ در شبکه های سه فاز از سه ترانس یکفاز استفاده می کنند که در شکل (22) تصویری از این نوع تبدیل ولتاژ نمایش داده شده است .
ایجاد ترانس سه فاز بااستفاده از سه ترانس یکفاز
شکل (22)
مزیت این روش این است که اگر یکی از ترانس ها آسیب ببیند اولاً دو ترانس دیگر سالم بوده و می توانند قسمتی از مصرف کننده را تغذیه کنند . ثانیاً فقط احتیاج به تعمیر و یا تعویض یک ترانس یکفاز وجود دارد . در حالی که اگر از ترانسفورماتور سه فاز استفاده شود در صورت آسیب دیدن سیم پیچ های یک فاز ، کل ترانس از شبکه خارج می شود . در این حالت ، هم مصرف کننده ها کلاً بدون برق خواهند بود و هم تعمیر ترانسفورماتور هزینه بیشتری دارد زیرا در ترانسفورماتورهای سه فاز وقتی یک سیم پیچ آسیب ببیند اولاً احتمال آسیب رسیدن به سیم پیچ های دیگر نیز وجود دارد و ثانیاً در هنگام تعمیر لازم است تا کل ترانسفورماتور باز شود . از این رو هزینه تعمیر بیشتر خواهد شد . در محل هایی که ترانس یکفاز برای تبدیل ولتاژ شبکه سه فاز به کار می رود معمولاً از چهار ترانس که یکی از آنها به صورت رزرو است استفاده می شود . در این صورت وقتی یکی از ترانس ها در اثر آسیب دیدگی از شبکه خارج شود بلافاصله ترانس چهارم جای آن را پر می کند . ترانسفورماتورهای سه فاز معمولاً از قدرت های 10KVA تا بیش از 1000KVA ساخته می شوند . در شکل (23) تصویر یک نمونه ترانسفورماتور سه فاز و در شکل (24) تصویر یک نمونه ترانس یکفاز نمایش داده شده است.
در ترانس های قدرت بالا تمام قسمت های اصلی در یک مخزن روغن قرار می گیرند . روغن ضمن اینکه عمل عایقی بین قسمت های مختلف ترانس را انجام می دهد حرارت تولید شده در سیم پیچ ها را به محفظه ترانسفورماتور منتقل می کند تا ترانسفورماتور راحت تر خنک شود . ترانسفورماتورهای روغنی اگر با روغن های قابل اشتعال پر شوند خطرناک خواهند بود . به همین خاطر باید در محل هایی نصب شوند که در صورت آتش سوزی به تأسیسات دیگر و همچنین افرادی که در آنجا حضور دارند آسیب نرسانند . از این رو قرار دادن ترانسفورماتورهای روغنی در فضاهای داخل ساختمان ممنوع است . در شکل (25) تصویری از یک ترانسفورماتور روغنی که دچار آتش سوزی شده است نمایش داده شده است . همانطور که در این شکل مشاهده می کنید در اطراف ترانسفورماتور شعله ور شده هیچ گونه تأسیساتی وجود ندارد و لذا خسارات وارده فقط متوجه خود ترانسفورماتور می شود .
ترانسفورماتور روغنی شعله ور شده
شکل (25)
برای کاهش خطرات ناشی از آتش سوزی ، امروزه روغن های غیر قابل اشتعال برای پر کردن محفظه این ترانسفورماتورها به کار می روند . در قدرت های پایین تر می توان از ترانسفورماتورهای خشک استفاده کرد . ماده پرکننده محفظه این ترانسفورماتورها صمغ ریختگی است . در این نوع ترانسفورماتورها سیم پیچ ها محکم در صمغ ریختگی خوابانده می شوند . ترانس های با صمغ ریختگی در مقایسه با ترانس های روغنی نیازمند حفاظت های خاص نیستند زیرا در آنها خطر آتش سوزی وجود ندارد . از آنجا که عمل خنک کردن در ترانس های با صمغ ریختگی خوب انجام نمی شود ابعاد آنها در مقایسه با ترانس های روغنی بزرگتر است و در توان های نامی از حدود 10KVA تا 2500KVA ساخته می شوند . در شکل (26) یک نمونه ترانس خشک نمایش داده شده است .