ترانس یووی

ترانس uv

اتو ترانس

ترانس HV

ترانس کاهنده

ترانس افزاینده

ترانس اتوماتیک

ترانس بوقی

ترانسفورماتور

ترانس وسیله ای است که انرژی الکتریکی را به وسیله دو یا چند سیم پیچ و از طریق القای القای الکتریکی از یک مدار به مداری دیگر منتقل میکند. به این صورت که جریان جاری در مدار اول موجب به وجود آمدن یه میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ اول می شود، این میدان مغناطیسی به نوبه خود موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در مدار دوم می شود که با اضافه کردن یک بار به مدار دوم این ولتاژ می تواند به ایجاد یک جریان ثانویه بینجامد.

ولتاژ القا شده در ثانویه Vs و ولتاژ دو سر سیم پیچ اولیه Vp دارای یک نسبت با یکدیگرند که به طور آرمانی برابر نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به سیم پیچ اولیه است:

به این ترتیب با اختصاص دادن امکان تنظیم تعداد دور سیم پیچ های ترانسفورماتور، میتوان امکان تغییر ولتاژ در سیم پیچ ثانویه ترانس را فراهم کرد.

یکی از کاربردهای بسیار مهم ترانسفورماتور ها کاهش جریان پیش از خطوط انتقال انرژی الکتریکی است. دلیل استفاده از ترانسفورماتور در ابتدای خطوط این است که همه هادی های الکتریکی دارای میزان مشخصی مقاومت الکتریکی هستند، این مقاومت ها می توانند  موجب اتلاف انرژی در طول مسیر انتقال انرژی الکتریکی شود. میزان تلفات در یک هادی با مجذور جریان عبوری از هادی رابطه مستقیم دارد و بنابراین با کاهش جریان می توان تلفات را به شدت کاهش داد. با افزایش ولتاژ در خطوط انتقال به همان نسبت جریان خطوط کاهش می یابد و به این ترتیب هزینه های انتقال نیز کاهش می یابد، البته با نزدیک شدن خطوط انتقال به مراکز مصرف برای بالا بردن ایمنی ولتاژ خطوط در چند مرحله و باز به وسیله ترانسفورماتور ها کاهش می یابد تا به میزان استاندارد مصرف برسد. به این ترتیب بدون استفاده از ترانسفورماتورها امکان استفاده از منابع دوردست انرژی فراهم نمی آمد.

ترانس فورماتورها یکی از پربازده ترین تجهیزات الکتریکی هستند به طوری که در برخی ترانسفورماتورهای بزرگ بازده به ۹۹٫۷۵ درصد نیز میرسد. امروزه از ترانسفورماتورها در اندازه ها و توان های مختلفی استفاده می شود. از یک ترانسفورماتور بند انگشتی که در یک میکروفون قرار دارد تا ترانسفورماتورهای غول پیکر چند گیگاولت آمپری، همه این ترانس فورماتورها اصول کار یکسانی دارند اما در طراحی و ساخت متفاوت هستند.

انواع ترانس فورماتورها:

• ترانس یووی
• ترانس uv
• ترانس HV
• اتو ترانس
• ترانس کاهنده
• ترانس افزاینده
• ترانس بوقی
• ترانس اتوماتیک
• ترانسفورماتور

اصول پایه ترانس

به طور کلی یک ترانس فورماتور بر دو اصل استوار است:

اول اینکه جریان الکتریکی متناوب میتواند یک میدان مغناطیسی متغیر پدید آورد.

و دوم اینکه یک میدان مغناطیسی متغیر در داخل یک حلقه سیم پیچ میتواند موجب به وجود آمدن یک جریان الکتریکی متناوب در یک سیم سیم پیچ شود.

ساده ترین طراحی یک ترانس فورماتور در شکل پایین آمده است. جریان جاری در سیم پیچ اولیه موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی می گردد. هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه بر روی یک هسته که دارای خاصیت نفوذپذیری مغناطیسی بالایی است(مانندآهن) پیچیده شده اند. بالا بودن نفوذپذیری هسته موجب می شود تا بیشتر میدان تولید شده توسط سیم پیچ اولیه از داخل هسته عبور کرده و به سیم پیچ ثانویه برسد.

قانون القا

میزان ولتاژ القا شده در سیم پیچ ثانویه را می توان به وسیله قانون فاراده بدست آورد:

در فرمول بالا Vs ولتاژ لحظه ای و Ns تعداد دورهای سیم پیچ در ثانویه و Φ  برابر مجموع شار مغناطیسی است که از یک دور از سیم پیچ میگذرد. با توجه به این فرمول تا زمانی که شار در حال تغییر از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه عبور کند ولتاژ لحظه ای در اولیه یک ترانفروماتور آرمانی از فرمول زیر به دست می آید:

و با توجه به تعداد دور سیم پیچ های اولیه و ثانویه و این معادله ساده می توانمیزان ولتاژ القایی در ثانویه را بدست آورد:

معادله ایده آل توان

اگر سیم پیچ ثانویه به یک بار متصل شده باشد جریان در سیم پیچ ثانویه جاری خواهد شد و به این ترتیب توان الکتریکی بین دو سیم پیچ منتقل می شود. ترانس فورماتور ایده آل باید کاملا بدون تلفات کار کند و تمام توانی که به ورودی وارد می شودبه خروجی برسد و به این ترتیب توان ورودی و خروجی باید برابر باشد و در این حالت داریم:

و همچنین در حالت ایده آل خواهیم داشت:

بنابراین اگر ولتاژ ثانویه از اولیه بزرگتر باشد جریان ثانویه باید به همان نسبت از جریان اولیه کوچکتر باشد. همانطور که در بالا اشاره شد در واقع بیشتر ترانس فورماتور ها بازده بسیار بالایی دارند و به این ترتیب نتایج بدست آمده از این معادلات به مقادیر واقعی بسیار نزدیک خواهد بود.