ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها قطعات الکتریکی پرکاربردی هستند که حتما آنها را در اطراف خود دیده ایم . می دانیم که بخش عمده ای از برقی ( یا همان انرژی الکتریکی) که مردم در سراسر جهان از آن استفاده می کنند، به وسیله مراکزی همچون نیروگاه های بخار، هسته‌ای، آب و بادی تولید می‌گردند. در این نیروگاه ها توربین ها و جایگزین کننده های سه فازی وجود دارند که ولتاژ تولید شده توسط ژنراتورها را تا مقداری که برای جابه جایی از نیروگاه تا محل مصرف مورد نیاز است ( و همچنین تا مقداری که تولیدش به صرفه باشد) بالا می برند. بعضی وقت ها هم ممکن است چندین نیروگاه تولید برق توسط شبکه ای به هم می پیوندند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز شهرها و مناطق دیگر را بدون قطعی و به مقداری که لازم است تامین کنند.

حال نوبت به کار بردن ترانسفورماتور هاست. وقتی که کمی از نیروگاه ها فاصله بگیریم به مناطق مصرف برق می رسیم. در این مناطق که عموما منازل و کارخانجات هستند لازم است تا ولتاژ برق کمی تغییر کند (که معمولا کاهش می یابد) تا بتوان از آن استفاده کرد . این افزایش یا کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتورها صورت می گیرد.
از آنجا که استفاده مستقیم همه مصرف کننده‌ های یک شهر از انرژی تولید شده توسط مراکز اصلی توزیع (که همان نیروگاه ها هستند) امکان پذیر نبوده، نیازمند اتلاف هزینه و افت ولتاژ زیادی می باشد.
به همین دلیل تقسیم بندی به این صورت انجام می شود که یک پست توزیع اصلی انرژی اش را به چند پست کوچکتر (پست های درون شهر) تحویل می دهد که هر کدام از این پست ها، خود نیز انرژی چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه‌ای) را تامین می کند. به این ترتیب انرژی الکتریکی برای مشترکان قابل استفاده می شود. در هر یک از این پست های توزیع کننده برق انواع مختلفی از ترانس های توزیع کننده و مبدل ولتاژ به کار گرفته شده است.

بطور کلی در تبدیل و پخش انرژی الکتریکی، ترانسفورماتورها نقش مهم و اساسی دارند و نباید نقش آنها را کمتر از شبکه انتقال و یا تولید نیرو دانست. خوشبختانه به خاطر این که در ترانزیستور ها از قطعات دینامیکی کمی استفاده شده است، معمولا این دستگاه ها مشکلات و آسیب پذیری کمی دارند. البته نباید این گونه استنباط شود که ترانزیستور ها نیاز به حفاظت، نگهداری و سرویس ندارند. حال به طور مختصر به بیان تعریفی از ترانسفورماتورها می پردازیم.
اگر بخواهیم ترانسفورماتور را به بیان ساده و به آن شکل که در ابتدا ساخته شدند تعریف کنیم، باید گفت که ترانسفورماتور قطعه‌ای است که از دو یا چند مجموعه سیم پیچ تشکیل شده که دورن یک میدان مغناطیسی و حول ورقه‌هایی از آلیاژهای آهن که هسته ترانسفورماتور نام دارد قرارداده می شوند.

اگر بخواهیم ترانسفورماتور را  به بیان ساده و به آن شکل که در ابتدا ساخته شدند تعریف کنیم، باید گفت که ترانسفورماتور قطعه‌ای است که از دو یا چند مجموعه سیم پیچ تشکیل شده که دورن یک میدان مغناطیسی و حول ورقه‌هایی از آلیاژهای آهن که هسته ترانسفورماتور نام دارد قرارداده می شوند.

به طور کلی، ترانسفورماتورها نقش انتقال دهنده انرژی الکتریکی را بین دو سیستم مجزا ،که هر سیستم ولتاژ و جریان خاص خود را دارد، ایفا می کنند که اساس این کار بر مبنای القای الکترومغناطیس است. یا می توان گفت، ترانسفورماتور سیستمی استاتیکی می باشد که با ایجاد میدانی مغناطیسی، ولتاژ و جریان الکتریکی را میان دو یا چند سیم پیچ جابجا می‌کند که در این جابجایی  فرکانس ها ثابت می مانند و فقط اندازه آن ها (آن هم به طور یکسان و به مقدار مشخص) تغییر می کند.

انواع ترانسفورماتورها:

دسته اول ترانسفورماتورهای با سایز کوچک و قابل حمل که ولتاژ ضعیفی را تحمل می کنند و بیشتر برای لامپ های دستی و مانند آن به کار می روند.
دسته دوم ترانس های خیلی بزرگ هستند که ولتاژ خروجی ژنراتورها را تبدیل به ولتاژ مورد نیاز شبکه و خطوط انتقال نیرو می کند.

دسته ی آخر ترانزیستور های با سایز متوسط هستند که ترانسفورماتور های شبکه ی توزیع کننده و انتقال از این نوع هستند و برای تبدیل ولتاژ به ولتاژهای استاندارد به کار می روند.

ترانس ها از نظر طراحی غالبا به دو دسته ی هسته‌ای و جداری تقسیم می‌شوند. ترانس های هسته‌ای به گونه ای طراحی شده اند که در هر سیم پیچ شامل دو قسمت است. یک قسمت از نوع سیم پیچ فشار ضعیف و قسمت دیگر از سیم پیچ فشار قوی است که هر یک بر روی یکی از بازوهای ترانس هسته‌ای قرار می گیرند.
در ترانسفورماتور های جداری، سیم پیچ ها در حالی روی یک هسته پیچیده می شوند که نیمی از مدار فلزی مغناطیسی به یک طرف هسته و نصف دیگر از طرف دیگر به هسته وصل می‌شود.
در بیشتر مواقع ترانسفورماتور های جداری برای ولتاژ ورودی ضعیف و خروجی بزرگ تعبیه می شوند ولی نوع هسته‌ای ببشتر برای ولتاژ ورودی قوی با خروجی کوچک استفاده می شوند. (در حالت های سه فازه یا تک فازه)

در ذیل می توان گونه های دیگری از دسته بندی ترانسفورماتور ها را بر حسب پارامترهای مختلف مشاهده کرد:

۱) بر اساس میزان توان: دسته بندی ترانس هادر دسته های توانی از کسری از V \\\\ A تا هزاران مگا V \\\\ A
۲) دسته بندی بر اساس بسامد در دسته های: بسامد قدرت، بسامد صوتی، بسامد رادئویی
۳) دسته بندی بر اساس ولتاژ در دسته های: از چند V تا صدها کیلو V
۴) دسته بندی بر اساس نوع خنک کنندگی: این که از نوع خنک کننده با هوا هستند یا روغنی یا خنک کنندگی با فن و یا خنک کنندگی با آب
۵) بر اساس نوع کاربرد: استفاده در منبع تغذیه، تطبیق کننده ی امپدانس، تثبیت گر ولتاژ و جریان خروجی ، ایزوله کننده ی مدار
۶) براساس هدف نهایی کاربرد: توزیع کنندگی، یکسوسازی، ایجاد کننده قوس الکتریکی، ایجاد کننده تقویت کنندها
۷) بر اساس نسبت سیم‌ پیچ‌ها: افزایش دهنده، کاهش دهنده، ایزولیتور، نسبت متغیر
۸) براساس نوع سیم پیچ و جریان گذرنده از ترانسفورماتور