
ترانسفورماتور چیست؟ انواع ترانسفورماتور از لحاظ ماده عایقی
-
حمید زینالی
-
ترانسفورماتور, وبلاگ
-
1404/06/01
-
این مقاله بروزرسانی شده 14 اردیبهشت 1405
ترانسفورماتور چیست؟
یکی از مهمترین اجزای یک شبکه قدرت، ترانسفورماتورها هستند. ترانسفورماتورها، ماشینهایی الکتریکی هستند که انرژی را از یک مدار به مدار دیگر منتقل میکنند، بدون اینکه ارتباط الکتریکی بین دو مدار برقرار کنند. این انتقال انرژی از طریق میدانهای مغناطیسی صورت میگیرد. ساختمان ترانسفورماتور به گونهای طراحی میشوند که برای کار در ولتاژ و جریانهای متفاوت مناسب باشند و نمیتوانند در ولتاژهای مستقیم نیز کار کنند.
به آن دسته از ترانسفورماتورهایی بین مسیر انتقال انرژی از ژنراتور به مصرفکنندهها قرار گرفته و وظیفه انتقال انرژی را بر عهده دارند، ترانسفورماتور قدرت میگویند.
ترانسفورماتور قدرت، بستگی به سطح ولتاژ، به انواع ترانسفورماتورهای فوق توزیع و ترانس انتقال و ترانس توزیع تقسیم میشوند. ترانسفورماتورهای توزیع معمولاً در سطح ولتاژ ۳۳ کیلوولت مورد استفاده قرار میگیرند. مجتمعهای صنعتی اغلب از ترانسهای توزیع در سطح ولتاژهای 3/3، 6/6، 11، 20، 33 کیلوولت استفاده میشود.

نحوه عملکرد ترانسفورماتور
ساختار اصلی ترانسفورماتور شامل دو سیمپیچ (اولیه و ثانویه) است که روی یک هسته آهنی پیچیده شدهاند. وقتی جریان متناوب وارد سیمپیچ اولیه میشود، در هسته آهنی یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد میشود. این میدان مغناطیسی روی سیمپیچ ثانویه اثر گذاشته و باعث ایجاد ولتاژ در آن میشود. به این پدیده القای الکترومغناطیسی میگویند.

میزان ولتاژی که در سیمپیچ ثانویه بهوجود میآید، به نسبت تعداد دورهای سیمپیچ اولیه و ثانویه بستگی دارد. اگر تعداد دورهای ثانویه بیشتر باشد، ولتاژ افزایش پیدا میکند (ترانس افزاینده) و اگر کمتر باشد، ولتاژ کاهش مییابد (ترانس کاهنده).
برای کاهش تلفات سیمپیج و تلفات هسته، هسته ترانسفورماتور از ورقهای نازک فولاد سیلیسدار ساخته میشود.
انواع ترانسفورماتورها از لحاظ ماده عایقی
1. ترانسفورماتور خشک
در ترانسهای خشک از عایقهای رزینی یا سیلیکونی برای هسته و سیمپیچهای آنها استفاده میشود. سیمپیچها به صورت مستقل طراحی شدهاند. برای خنکسازی این نوع ترانسها، هوا از بالا و پایین دمیده میشود. کاربرد این ترانسها بیشتر در مکانهایی است که موضوع آتش سوزی بسیار حساس باشد.
قدرت این ترانسها معمولاً تا حداکثر 1000KVA طراحی میشوند. ترانسهای توزیع از نوع خشک، به سه دسته نوع تهویهای، نوع غیر تهویهای و نوع درزگیری تقسیم میشوندکه در داخل اتاق یا محیط بیرون قابل استفاده هستند.
2. ترانسفورماتور روغنی
تمام قسمتهای ترانسفورماتور توزیع روغنی را در یک مخزن روغن قرار میدهند. روغن ضمن اینکه عمل عایقی بین قسمتهای مختلف ترانس را انجام میدهد، حرارت تولید شده را در سیمپیچها به محفظهای از ترانس انتقال میدهد تا عمل خنکسازی انجام شود. ترانسفورماتورهای روغنی در دو نوع کنسرواتوری و هرمتیک وجود دارند:
2.1 ترانسفورماتور روغنی با کنسرواتور
روغن ترانسفورماتور در اثر گرم شدن منبسط میشود. در چنین حالتی روغن نباید با هوا تماس پیدا کند. در غیر این صورت روغن خاصیت خود را از دست میدهد. به همین جهت در بالای مخزن روغن، یک منبع انبساط روغن نصب میشود.
این منبع از طریق یک مجرای تخلیه با خارج در تماس است. به منظور جلوگیری از نفوذ رطوبت به داخل روغن، یک فیلتر رطوبتگیر در مجرای تخلیه تعبیه میشود. اگر فیلتر مدت زیادی مورد استفاده قرار گیرد، رطوبت هوا را جذب میکند و رنگ ماده رطوبتگیر از آبی به صورتی کمرنگ تغییر میکند.
2.2 ترانسفورماتور هرمتیک
ترانس هرمتیک دارای سه سیمپیج اولیه مثلث و سه سیمپیج پیچ ثانویه ستاره هستند. در این نوع ترانسفورماتور، منبع انبساط حذف شده و هیچ ارتباطی بین روغن داخل و هوای خارج وجود ندارد.
سیمپیچها کاملاً داخل روغن بوده و سطح بالای روغن از گاز ازت یا نیتروژن پر میشود. انبساط و انقباظ بهصورت آکاردئونی انجام میشود. عدم نیاز به تعویض روغن، کاهش مراقبت و نگهداری از آنها، کاهش فرسودگی مواد عایقی به علت قطع ارتباط با هوا، عدم نیاز به برخی تجهیزات و کاهش ارتفاع به دلیل حذف کنسرواتور از ویژگی این ترانسها است.
خنک کردن ترانسفورماتور
تمام تلفاتى که در هسته و سیمپیچهای ترانس در اثر اعمال ولتاژ یا بارگیری به وجود میآید، به حرارت تبدیل میشود که موجب پایین آمدن راندمان و عمر ترانسفورماتور میگردد. بنابراین باید به روشی حرارت در ترانس دفع شود.
در ترانسهای قدرت، عمل خنککنندگی توسط موارد زیر انجام میشود:
- روغن (O)
- هوا (A)
- گاز (G)
- مایعات غیر روغنی (L)
که ممکن است به صورتهای زیر باشد:
- طبیعی (N)
- توسط فن هوا (F)
- با پمپ روغن داخل تانک (F)
- با فشار مستقیم به داخل هسته و سیمپیچها (D)
برای مثال:
- اگر هوا (Air) به صورت طبیعی (Natural) ترانس را خنک کند، با کد AN نشان میدهند.
- اگر هوا (Air) توسط فن (Forced) ترانس را خنک کند، با کد AF نشان میدهند.
- اگر روغن (Oil) به صورت طبیعی (Natural) ترانس را خنک کند، با کد ON نشان میدهند.
- اگر روغن (Oil) به وسیله پمپ (Forced) ترانس را خنک کند، با کد OF نشان میدهند.



