_ بخش شناخت ترانسفورماتور Transformator
(معرفی ساختمان داخلی ترانسفورماتورtransformator)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
ترانسفورماتور از یک مدار مغناطیسی به نام هسته تشکیل شده است. هسته دارای دو سیم پیچ است که از طریق آنها جریان می گذرد، سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه. هنگامی که یک ولتاژ متناوب به سیم پیچ اولیه اعمال می شود، یک جریان متناوب از سیم پیچ اولیه شروع به عبور می کند. این جریان متناوب یک میدان مغناطیسی در سیم پیچ ایجاد می کند که قدرت و فرکانس آن را با منبع جریان متناوب تغییر می دهد. شار مغناطیسی ترانسفورماتور با فرکانس ولتاژ AC تغییر می کند.
یک ترانسفورماتور واقعی اساساً از دو یا چند سیم پیچ و یک هسته آهنی مشترک تشکیل شده است. سیم پیچ های ترانسفورماتور معمولاً از سیم مسی عایق ساخته شده و روی هسته آهنی پیچیده می شود.ولتاژ ورودی به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور اعمال می شود. به همین دلیل است که سیم پیچ در سمت اولیه اغلب سیم پیچ اولیه نامیده می شود. ولتاژ متناوب روی سیم پیچ اولیه یک میدان مغناطیسی متناوب به دلیل اندوکتانس ایجاد می کند. شار مغناطیسی با کمک هسته آهنی از سیم پیچ ثانویه عبور می کند. بنابراین، ولتاژ خروجی را می توان از سمت ثانویه ترانسفورماتور گرفت. مربوط به سمت اولیه، سیم پیچ در سمت ثانویه، سیم پیچ ثانویه نامیده می شود. نسبت سیم پیچ سیم پیچ های اولیه و ثانویه مشخص می کند که ولتاژ خروجی کوچکتر یا بزرگتر از ولتاژ ورودی است. اگر تعداد دور سیم پیچ ثانویه بیشتر از سیم پیچ اولیه باشد، ولتاژ خروجی بیشتر از ولتاژ ورودی است. اما اگر تعداد دور سیم پیچ ثانویه کمتر باشد، ولتاژ خروجی کمتر از ولتاژ ورودی است. اگر هر دو سیم پیچ به یک اندازه چرخش داشته باشند و سیم به دور آنها پیچیده شده باشد، ولتاژ خروجی برابر با ولتاژ ورودی است.
ترانسفورماتور عمدتاً با ولتاژ AC کار می کند. نسبت تعداد دورها برای تغییر توان یا ولتاژ یا جریان تعیین کننده است. توجه به این نکته ضروری است که ترانسفورماتور می تواند ولتاژ یا آمپراژ را افزایش یا کاهش دهد. سپس همتای مربوطه به همان میزان کاهش یا افزایش می یابد.علاوه بر سیم پیچ ها، هسته آهنی جزء مهم ترانسفورماتور است. هسته آهن اغلب از پودر آهن، فریت یا آلیاژهای فولاد سیلیکونی ساخته می شود. سیم پیچ ها روی هسته آهنی با سیم پیچ می شوند تا یک اتصال مغناطیسی بین آنها ایجاد شود. بسیاری از ترانسفورماتورها نیز خنک می شوند. ترانسفورماتورها در داخل و توسط حمام روغن خنک می شوند. روغن علاوه بر خنک کنندگی به عنوان عایق نیز عمل می کند و بهتر از هوا عایق می شود. علاوه بر این، سیستم های خنک کننده اضافی را می توان برای توان بسیار بالا و یا ولتاژ خط نصب کرد.
تکنیک ساخت هسته و کیفیت هسته ترانسفورماتور مورد استفاده بر مدار مغناطیسی تأثیر دارد. مدار مغناطیسی یک ترانسفورماتور (میدان مغناطیسی) در حالت ایده آل باید تلفات جریان گردابی کم و تلفات مغناطیس مجدد کم (تلفات هیسترزیس) داشته باشد. جنبه دیگر مقاومت در سیم پیچ ترانسفورماتور است. فقط با سیم پیچ های لایه ای و مرتب روی سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه و بهترین فلز سیم پیچ می توان تلفات سیم پیچ را کاهش داد. ولتاژ با تعداد دور سیم پیچ کنترل می شود. جریان قطر فلز سیم پیچ را تعیین می کند.
قدرت ساخت ترانسفورماتور بر حسب VA یا kVA بیان می شود (VA اصطلاح ولتامپر است و مخفف واحد اندازه گیری توان الکتریکی ظاهری، kVA برای کیلوولتامپر است).به جز نقره، مس با γ = 56 بهترین رسانایی را دارد. از سوی دیگر، آلومینیوم تنها γ = 36 دارد. بنابراین آلومینیوم با شکافی در حدود 35 درصد به دنبال آن است. بنابراین، مس بهترین فلز و آلومینیوم تنها دومین ماده رسانای قابل استفاده فنی و اقتصادی برای انرژی الکتریکی است. تمام فلزات دیگر را نمی توان به عنوان رسانای الکتریسیته در نظر گرفت و آلیاژها عموماً رسانایی بسیار کمتری نسبت به فلزات خالص دارند. نقره یا طلا به دلیل قیمت بالای آنها به طور کلی منتفی هستند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک