ترانسفورماتور (Transformer) یا ترانس بطور کلی به معنی مبدل یا تبدیل کننده است. هنگام خرید تجهیزات برقی نظیر ترانس ابتدا بایست اطلاعات کافی از محصول مورد نظر داشته باشیم.نحوه کار ترانس بدین صورت است که قادر است مقداری از یک واحد مشخص دریافت کرده و به مقداری دیگر از همان واحد تبدیل کند. در این مطلب ما تمرکز خود را بر روی نحوه کار ترانس ولتاژی خواهیم گذاشت.
نحوه کار ترانس چگونه است ؟
نحوه کار ترانس ولتاژ اینگونه است که ولتاژ AC را به یک ولتاژ دیگر بدون تغییر فرکانس و به وسیله القای الکترومغناطیسی تبدیل می کند. این وسیله جزو قطعات الکتریکی ایستا محسوب می شود. ترانس یک نقش بسیار مهم در انتقال نیروی الکتریکی در فواصل دور دارد.بدون ترانس، جریان برق مستقیم(DC) نمی تواند بین 2 نقطه با فاصله دور انتقال یابد. این نوع جریان برق در فاصله طولانی به خاطر افزایش طول کابل و مقاومت الکتریکی، نیروی خود را از دست می دهد. اگر می خواستیم به نقاط مختلف برق رسانی کنیم، باید برای هر شهر و منطقه یک نیروگاه می ساختیم. نحوه کار ترانس به ما کمک می کند که این مشکل را حل کنیم.
ساخت و نحوه کار ترانس و جریان برق متناوب به ما این امکان را می دهند که بتوانیم نیروی الکتریسیته را به فواصل دور منتقل کنیم. البته این روش نیز مشکلاتی به همراه داشت و خساراتی به دنبال دارد که نحوه کار ترانس باعث شد این مشکل حل شود. این وسیله به ما این اجازه را می دهد تا این خسارات را کم کرده و بتوانیم برق را به فواصل طولانی منتقل کنیم.
بررسی نحوه کار ترانس
در این قسمت نحوه کار ترانس را توضیح خواهیم داد. هنگامی که از سیم پیچ جریان برق را عبور دهیم، در اطراف سیم پیچ یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. اگر سیم پیچ دیگری را در کنار سیم پیچ اول و در میدان مغناطیسی تشکیل شده قرار دهیم، به دلیل قانون فارادی، در سیم پیچ دوم ولتاژ القا می شود. این موضوع اساس نحوه کار ترانس است.
در ترانس می شود بدون هیچ گونه اتصال فیزیکی الکتریکی و از طریق القای الکترومغناطیسی، نیروی الکتریکی را از یک سیم پیچ به سیم پیچ دوم منتقل کرد. مقدار ولتاژ القا شده به سیم پیچ دوم وابسته به این مساله است که چه مقدار از شار های میدان مغناطیسی القا شده به وسیله سیم پیچ اول از طریق سیم پیچ دوم عبور می کند. این مساله اصول اولیه نحوه کار ترانس است. برای بالا بردن مقدار ولتاژ القا شده، از یک هسته فولادی برای هدایت شار های تولید شده استفاده می شود. در ترانس مقدار ولتاژ القا شده با تعداد دور های سیم پیچ ها نسبت مستقیم دارد.
می دانیم که هر چه شدت جریان برق بیشتر باشد، مقدار مقاومت سیم بیشتر می شود. به لطف نحوه کار ترانس، ما می توانیم ولتاژ نیروی الکتریکی را افزایش داده و جریان عبوری را کم کنیم. این مساله باعث می شود که خسارات موجود در سیم را به دلیل کاهش مقدار مقاومت به طور قابل توجهی از بین برد. پس از انتقال انرژی الکتریکی ولتاژ بالا و جریان کم در مسیر طولانی، یک ترانس در انتهای انتقال عکس این عمل را انجام می دهد.
یعنی نیروی الکتریکی ولتاژ بالا را به ولتاژ کم و جریان بالا تبدیل می کند. این نحوه کار ترانس به ما کمک کرد که بتوانیم شبکه برق بدون نیاز به نیروگاه برای هر منطقه داشته باشیم. ولتاژ پایین و جریان بالا مناسب مصارف خانگی و صنعتی است. با این روش می توانیم برق را به فواصل دور بدون اینکه انرژی خود را از دست بدهد منتقل کنیم. برای تست این مساله و درک راحت تر نحوه کار ترانس، بهترین کار این است که از یک ترانس تک فاز استفاده کنید.
ترانس های الکترونیکی
برای درک نحوه کار ترانس باید به ساختار آن توجه ویژه کرد. در اصل یک ترانس از دو بخش شامل دو عدد سیم پیچ القایی و یک هسته ی فولادی چند لایه تشکیل شده است. سیم پیچ ها به صورت فیزیکی از یکدیگر جدا هستند و عایق بندی دارند و همچنین برای جلوگیری از اتصال با هسته نیز، عایق می شوند. بنابراین نحوه کار ترانس در بخش های سیم پیچ و هسته مورد آنالیز می شود.
ساختار و وظیفه هسته
نقش هسته در نحوه کار ترانس و بازدهی آن بسیار مهم است. هسته ترانس این هدف را دارد که شار های الکتریسیته القایی را هدایت کند تا عملکرد بهبود یابد. این هسته از ورق های فولادی ساخته شده که روی هم فشرده و انباشته شده اند. البته مدل های جدید تر، از آهن استفاده می کنند تا از جریان گردابی تا حد زیادی جلوگیری شود و نحوه کار ترانس بهبود می یابد.
این ورق ها در ترانس جوری کنار هم قرار گرفته می شوند که کمترین مقدار هوا بین آنها وجود داشته باشد. سه شکل I، E، L از ورق های فولادی چند لایه برای انتخاب آنها وجود دارد. در حین ساخته هسته ترانس و قرار دادن ورقه ها در کنار یکدیگر، آنها همیشه به شکلی قرار داده می شوند که دو طرف متصل، به صورت یک در میان برعکس یکدیگر باشند. به عنوان مثال اگر ورق 1 به شکل EI باشد، ورق بعدی به صورت IE قرار داده می شود. این کار برای جلوگیری از احتمال اتصال انجام می شود.
منبع
