در اين مقاله مي خواهيم به پرسش ترانسفورماتور چيست و چگونه كار ميكند ؟ پاسخ بدهيم اما پيش از آن بهتر است بدانيد در سال 1831 ترانسفورماتور بر اساس قانون القاي الكترومغناطيسي فاراده، اختراع شد. پاسخ به اين سؤال مهم كه ترانس دست دوم چيست؟ مستلزم دانستن اطلاعاتي راجع به قانون الكترومغناطيسي فاراده، ساختمان ترانسفورماتور و كاربردهاي مهم آن است.

قانون القاي الكترومغناطيسي فاراده چيست؟

هرگاه در اتصال يك سيم برق يك سيم جريان الكتريسيته عبور كند، حول آن سيم ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود، عكس قضيه نيز درست است، يعني هرگاه يك سيم را در يك ميدان مغناطيسي حركت دهيم، در آن سيم جريان الكتريسيته توليد مي شود.

كاربرد ترانسفورماتور

هر چه حركت سيم در ميدان مغناطيسي سريع تر باشد ولتاژ بيشتري توليد مي شود. هرچه بيشتر سيم را حلقه حلقه كنيم و آنگاه آن را حركت دهيم، ولتاژ بيشتري توليد مي شود. پس به اين ترتيب ترانسفورماتور متولد شده است. در ترانسفورماتور نيز همين است، به اين شكل كه در سيم پيچ اوليه جريان برق وجود دارد، جريان برق متناوبي كه در ثانيه 50 بار جهت آن تغيير مي كند.

هرگاه اين جريان از ولتاژ 0 به حداكثر ولتاژ برسد، يك ميدان مغناطيسي در سيم پيچ ثانويه ايجاد شده و به دنبال آن در سيم پيچ ثانويه نيز يك واحد ولتاژ القا مي شود. وقتي هم جهت جريان در سيم پيچ ثانويه معكوس مي شود، جرياني با ولتاژ معكوس به سيم پيچ ثانويه القا مي‌شود؛ اين عمل در ثانيه 50 مرتبه تكرار مي شود. به بخشي از پاسخ سؤال ترانس برق چيست؟ رسيديم. ترانس محلي براي ايجاد جريان الكتريسيته در سيم پيچ است.

پاسخ به سؤال ترانس چيست؟

ترانس وسيله‌ايست كه با خدمتي كه انجام مي دهد، مانع تلفات انرژي الكتريكي در مسير مي شود. چگونه؟

اجازه دهيد از رابطه اي كه بين توان اتلافي جريان و ميزان شدت جريان وجود دارد، بيشتر توضيح دهيم. از رابطه‌ي زير استفاده مي شود كه ميزان توان اتلافي با مجذور شدت جريان رابطه ي مستقيم دارد، در نتيجه هرگاه بخواهيم توان اتلافي را كم كنيم، ساده‌ترين، مؤثرترين و كوتاه ترين راه، كاهش شدت جريان الكتريسيته است.

براي اين كه شدت جريان را كاهش دهيم، مي توانيم ولتاژ را افزايش دهيم و اين كار را ترانسفورماتور براي ما انجام مي دهد. بخش ديگري از پاسخ به سؤال مهم ترانس چيست؟ در اينجا پاسخ داده شد.

ترانس چيست؟

اصول كار ترانسفورماتور بر دو اصل بنا شده است:

جريان برق متناوب، ميدان مغناطيسي متناوب پديد مي آورد.

ميدان مغناطيسي متناوب مي تواند جريان برق متناوب در يك سيم پيچ توليد كند.

جريان در سيم پيچ اوليه موجب ايجاد ميدان مغناطيسي مي شود. چون هردوسيم پيچ بر روي يك هسته ي آهني يا هسته اي كه داراي نفوذپذيري مغناطيسي زيادي است، پيچيده شده است، ميدان مغناطيسي به سرعت به سيم پيچ ثانويه رسيده و موجب القاي جريان در سيم پيچ ثانويه مي‌گردد.

كاربرد ترانسفورماتور در شبكه قدرت

امروزه شاهد استفاده از ترانسفورماتور در بسياري از صنايعي هستيم كه به برق مربوط ميشوند. مهمترين كاربرد ترانسفورماتور در شبكه برق كاهش ولتاژ در سمت مصرف كننده جريان و از طرفي افزايش ولتاژ در سمت توليد كننده است. اين كاهش و افزايش ولتاژ در شبكه باعث مي‌شود تا اتلاف بر اثر انتقال انرژي از توليد كننده به مصرف كننده به حداقل برسد. در تمامي دستگاه هايي كه مصرف كننده انرژي الكتريكي هستند و در آنها كاهش و يا افزايش ولتاژ بايد رخ دهد، استفاده از ترانسفورماتور لازم و ضروري است‌.

به منظور اين هدف از ترانسفورماتور سه فاز استفاده مي‌شود. ناگفته نماند كه كاربرد ترانسفورماتور فقط به شبكه قدرت محدود نميشود، به منظور ايزولاسيون الكتريكي در تجهيزات الكتريكي براي نقش حفاظتي از ترانسفور ايزولاسيون استفاده مي‌شود. براي آگاهي بيشتر با كار ترانس چيست در ادامه با ما همراه باشيد.

كاربرد ترانسفورماتور در صنعت

يكي ديگر از پاسخ‌هايي كه مي‌توان به سؤال كاربرد ترانس دست دوم چيست، داد كاربرد آن در صنعت است. انرژي الكتريكي توليد شده در نيروگاه پس از انتقال به مصرف كننده به اشكال مختلفي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. دستگاه‌هايي كه مصرف كننده انرژي الكتريكي توليد شده هستند، به نحوي طراحي شده‌اند كه برق توليدي نيروگاه را به همان شكل و سطح ولتاژي كه هست و هنگام دريافت داشته، آن را مصرف كنند. اما در برخي موارد و بعضي از كاربردها لازم است تا براي مصرف سطح ولتاژ تغيير پيدا كند.

براي اين منظور مي‌توان ترانسفورماتور معمولي جوشكاري را مثال زد كه به منظور ايجاد جريان بالا در خروجي، بايد سطح ولتاژ را كاهش دهد. لازم به ذكر است كه در برخي موارد هدف از استفاده فقط جنبه ايزولاسيون الكتريكي به منظور حفاظت را دارد كه در اين موارد از ترانسفورماتور يك به يك استفاده مي‌شود.

كاربرد ترانسفورماتور در الكترونيك قدرت

تا اين قسمت از مقاله به طور كلي با ترانسفور چيست و چگونه كار مي‌كند آشنا شديد، يكي ديگر از كاربردهاي ترانسفور در الكترونيك قدرت است. مواردي كه در بالا اشاره كرديم كاربردهايي هستند كه در آنها از ترانسفورماتور با فركانس برق شهر استفاده مي‌شود. اما امروزه با پيشرفت الكترونيك قدرت استفاده از ترانسفورماتورهايي كه فركانس بالا دارند، رايج شده است.

در مبدل‌هايي كه قدرت ولتاژ خروجي آنها ايزوله شده است از ترانسفورماتور استفاده مي‌شود. در اين نوع مبدل ابتدا برق AC شهر به DC تبديل مي‌شود. بعد از آن در فركانس بالا با استفاده از سوئيچينگ برق AC با فركانس بالا توليد شده. بعد از آن از يك ترانسفورماتوري كه فركانس بالايي دارد به منظور كاهش و يا افزايش ولتاژ و همچنين به منظور ايجاد ايزولاسيون استفاده مي‌شود. ترانسفورماتور فركانس بالا در مقايسه با ترانسفورماتور برق شهر ابعاد كوچك‌تري دارد و در هسته آن به‌جاي آهن از فريت استفاده شده است.

تاكنون دانستيد كه ترانسفورماتور چيست و چگونه كار مي‌كند؟ اكنون به معرفي مشخصات ترانسفورماتورها مي‌پردازيم.

مشخصات و جنس هسته ي ترانس چيست؟

جنس هسته را معمولاً از آهن فرّومغناطيس مي سازند، اين جنس هدايت خوبي براي خطوط قواي مغناطيسي دارد. در عين حال چون هدايت الكتريكي خوبي نيز دارد، مقداري جريان در آن القا شده كه سبب بالا رفتن حرارت و همچنين موجب بالا رفتن تلفات الكتريكي به دليل تشكيل جريان هاي گردابي مي شود؛ براي جلوگيري از اين پيشامد، هسته را ورقه ورقه مي سازند.

علت صداي ترانس چيست؟

به علت وجود شار مغناطيسي، در ماده‌ي فرّومغناطيس هسته، ورقه هاي تشكيل دهنده‌ي هسته مرتباً حركات ضعيفي دارند، اگر ورقه ها محكم نباشند، اين حركات پياپي مي تواند موجب صدايي شبيه وز وز در زمان برق دار بودن ترانس دست دوم شود. اين حركات در عين حال موجب ايجاد گرما و افزايش تلفات حرارتي نيز مي شود.

تلفات پسماند يا هيسترزيس ترانس چيست؟

در جريان متناوب در هر ثانيه 50 تا 60 مرتبه جهت جريان تغيير مي كند، اين تغيير جريان موجب باقي ماندن مقداري انرژي در هسته مي شود، اين پسماند انرژي مانع شار كامل مغناطيسي در مراحل بعد مي شود.