انواع ترانسفورماتور در صنعت برق کاربردهای متفاوتی دارد. ترانسفورماتورها همواره به عنوان یکی از تجهیزات پرکاربرد در صنعت برق شناخته می‌شوند. وظیفه اصلی این تجهیزات افزایش/کاهش سطح ولتاژ و جریان به‌کارگیری سایر وسایل الکتریکی است. در این مقاله سعی شده است تا به معرفی کوتاهی از انواع ترانسفورماتورها پرداخته شود.

 

در ویدئوی زیر انواع ترانسفورماتور معرفی شده است.

انواع ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها دارای دسته‌بندی‌های مختلفی هستند که در این‌جا برخی از این دسته‌بندی‌ها را ملاحظه می‌کنید.

انواع ترانسفورماتور از نظر ساختمان

انواع ترانسفورماتور از نظر ساختمان به دو دسته هسته‌ای و زرهی تقسیم می‌شوند. ترانسفورماتورهای نوع هسته‌ای دارای یک هسته به شکل پنجره هستند، که در شکل زیر قابل ملاحظه است.

سیم‌پیچ‌های سمت اولیه و ثانویه بر هر دو یال این قاب پنجره‌ای پیچیده می‌شوند. ترتیب پیچیدن به این شکل است که سیم‌پیچ سمت فشار ضعیف ابتدا روی هر دو یال پیچیده می‌شود. سپس عایق و بعد از آن سیم‌پیچ فشار قوی روی آن قرار می‌گیرد. اما در مورد ترانسفورماتورهای با هسته زرهی از ورق‌هایی با شکل L و E بهره گرفته می‌شود. نمونه‌ای از این هسته را در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

ساختار این نوع از ترانسفورماتورها دارای استحکام مکانیکی بیشتری است. سیم‌پیچ‌های سمت فشار ضعیف و فشار قوی هر دو دور یال وسط پیچیده می‌شوند.

در ترانسفورماتورهای هسته‌ای شار نشتی به نسبت ترانسفورماتورهای زرهی بیشتر است. اما به دلیل آرایش موجود، تعمیر سیم‌پیچ‌های آن راحت‌تر است. مقدار هادی مورد نیاز در ترانسفورماتورهای زرهی کمتر ولی مواد عایقی بیشتری نسبت به نمونه هسته‌ای مورد نیاز است.

از ترانسفورماتورهای زرهی بیشتر در سطوح ولتاژ پایین و مدارهای الکترونیکی بهره گرفته می‌شود.

انواع ترانسفورماتور از نظر تعداد فاز

در این دسته‌بندی‌ انواع ترانسفورماتور به دو دسته تکفاز و سه‌ فاز تقسیم می‌شوند. از ترانسفورماتورهای تکفاز به منظور تغذیه بارهای تکفاز و از ترانسفورماتورهای سه‌فاز به منظور تغذیه بارهای سه فاز بهره‌گرفته می‌شود. ترانسفورماتورهای سه‌فاز به دلیل اقتصادی‌تر بودن و اشغال فضای کمتر در سیستم‌های تولید، انتقال و توزیع برق کاربرد دارند.

 انواع ترانسفورماتور از نظر کاربرد

انواع ترانسفورماتور از نظر کاربرد دارای انواع متفاوتی هستند. اولین دسته به ترانسفورماتورهای قدرت اختصاص دارد. ترانسفورماتورهای قدرت به ترانسفورماتورهایی اطلاق می‌شود که در شبکه‌های توزیع، فوق توزیع، انتقال و تولید به کار گرفته می‌شود.

این ترانسفورماتورها در بخش توزیع به سه دسته: روغنی، خشک و هرمتیک تقسیم می‌شوند، که در زیر با آن‌ها بیشتر آشنا خواهیم شد.

ترانسفورماتورهای روغنی

در این ترانسفورماتورها نقش روغن خنک‌کنندگی، عایق و جاذب رطوبت هواست. سیم‌پیچ‌ها و هسته ترانسفورماتور در داخل روغن غوطه‌ور هستند. این ترانسفورماتورها از سه جز اصلی هسته، سیم‌پیچ‌ها و روغن تشکیل شده است. در این ترانسفورماتورها، دمای محیط، بار ترانسفورماتور و چند عامل دیگر موجب تغییر در حجم روغن تانک ترانسفورماتور می‌شود.

ترانسفورماتورهای روغنی همچنین دارای یک منبع انبساط (کنسرواتور) هستند که روغن درون تانک در صورت انبساط وارد آن می‌شود. کنسرواتور با هوای بیرون به منظور کاهش دما و حجم روغن در ارتباط است. از کنسرواتور برای جلوگیری از افزایش بیش از اندازه حجم روغن داخل تانک و ترکیدن آن است.

ترانسفورماتورهای خشک

انواع ترانسفورماتور های خشک خود بر دو نوع رزینی و آغشته با فشار خلأ دسته‌بندی ‌می‌شوند. از این ترانسفورماتورها در مناطق با رطوبت بالا استفاده می‌شود.

در ترانسفورماتورهای خشک رزینی از آن‌جا که سیم‌پیچ‌ها با رزین اپوکسی پوشانده شده است، از نفوذ رطوبت به آن‌ها جلوگیری می‌شود. توان نامی این ترانسفورماتورها بین ۱۲.۵ تا ۲۵ کیلوولت‌آمپر است.

برخی از مزایای این نوع ترانسفورماتور عبارتند از:

• تلفات کم و بازدهی بالا؛
• جلوگیری از ورود رطوبت هوا؛
• توانایی کار در شرایط اضافه باری؛
• کاهش خط آتش‌سوزی (به دلیل وجود عایق سیم‌پیچ غیر قابل اشتعال).

 

ترانسفورماتورهای آغشته با فشار خلأ با حداقل مواد قابل اشتعال برای عایق‌کاری سیم‌پیچ ساخته می‌شوند. در این نوع ترانسفورماتور عایق سیم‌پیچی در خلأ کامل وجود دارد. توان نامی این ترانسفورماتور بین ۵ کیلوولت‌آمپر تا ۳۰ مگاولت‌آمپر است.

برخی از مزایای این نوع ترانسفورماتور عبارتند از:

• نگهداری آسان؛
• بدون نوسان دما؛
• مقاومت مکانیکی بالا؛
• عایق در برابر نفوذ هوا؛
• خطر آتش سوزی پایین.

ترانسفورماتورهای هرمتیک

در این نوع از ” Transformer ” از تماس روغن با اکسیژن و رطوبت جلوگیری می‌شود. بنابراین این نوع ترانسفورماتور در برابر عوامل اصلی مخرب روغن مصون است و برای استفاده در مناطق با رطوبت بالا مناسب است. توان نامی این نوع ترانسفورماتور ۲۵ تا ۵۰۰۰ کیلوولت‌آمپر است.

انواع ترانسفورماتور اندازه‌گیری

از انواع ترانسفورماتور های اندازه‌گیری برای سنجش مقادیر مختلفی نظیر ولتاژ، جریان، نیرو، انرژی، ضریب توان و فرکانس استفاده می‌شود. ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری دارای دو نوع ترانسفورماتور جریان (CT) و ترانسفورماتور ولتاژ (PT) است.

از ترانسفورماتورهای جریان برای اندازه‌گیری جریان سیستم قدرت استفاده می‌شود. در حقیقت این ترانسفورماتورها جریان‌های سطح بالا را به سطوح پایین‌تر تبدیل می‌کنند تا بتوان آن‌ها را با آمپرمترهای کوچک اندازه‌گیری کرد.

سمت اولیه CTها دارای تعداد دور کمی و سمت ثانویه دارای تعداد دور زیاد است. اتصال این ترانسفورماتورها به شکل سری است. با توجه به تعداد دور سیم‌پیچ‌ها جریان بسیار کمی در ثانویه شکل می‌گیرد.

ترانسفورماتورهای ولتاژ دارای ولتاژ سمت اولیه‌ بالا و ولتاژ سمت ثانویه پایین هستند. PTها (VTها) دارای ولتاژ نامی پایین هستند و برای نمونه‌برداری از ولتاژ سیستم قدرت استفاده می‌شود.

ترانسفورماتورهای تطبیق امپدانس

در راستای انتقال ماکزیمم انرژی از منبع به بار، امپدانس بار و منبع باید تطابق داشته باشد. یکی از کاربردهای تطبیق امپدانس در بلندگوهاست. در بلندگوها توسط ترانسفورماتور، امپدانس بلندگوها با امپدانس خروجی تقویت‌کننده تطبیق داده می‌شود. این تطبیق امپدانس با تنظیم نسبت دور سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور انجام می‌شود.

ترانسفورماتور ایزوله

ترانسفورماتور ایزوله، یکی از انواع ترانسفورماتور است که نسبت تبدیل ولتاژ خروجی به ورودی آن برابر یک است. این بدان مفهوم است که ولتاژ خروجی و ورودی در این ترانسفورماتور یکسان است. عدم اتصال الکتریکی بین سمت اولیه و ثانویه، علت نام‌گذاری این نوع از ترانسفورماتورهاست.

این ویژگی ترانسفورماتورهای ایزوله موجب می‌شود، ولتاژ در سمت ثانویه موجود باشد ولی اتصال به زمین نداشته باشند. عدم اتصال به زمین باعث می‌شود، هنگام اتصال شخص به سمت ثانویه برق‌گرفتگی رخ ندهد.

از نظر فنی، هر ترانسفورماتور واقعی، چه برای انتقال سیگنال و چه توان مورد استفاده قرار گیرد، یک ترانسفورماتور ایزوله است. زیرا سمت اولیه و ثانویه آن توسط هادی‌ها متصل نمی‌شوند و اتصال فقط با القاء انجام می‌شود. با این حال، تنها ترانسفورماتورهایی که هدف اصلی آن‌ها جداسازی مدارها (مخالف عملکرد ترانسفورماتورهای متداول تبدیل ولتاژ) است، به عنوان ترانسفورماتور ایزوله شناخته می‌شوند.

کاربرد ترانسفورماتورهای ایزوله

یکی از مهم‌ترین کاربردهای ترانسفورماتور ایزوله جلوگیری از خطر برق‌گرفتگی است. همچنین از ترانسفورماتور ایزوله به منظور کاهش اثر صاعقه، اتصال کوتاه بین سیم و بدنه و جلوگیری از انتقال ولتاژ بالای AC بهره گرفته می‌شود.

از ترانسفورماتور ایزوله در موارد زیر نیز استفاده می‌شود:

• ماشین‌های CNC؛
• جداسازی در مدارهای پالس؛
• ایزولاسیون الکتریکی در تجهیزات پزشکی؛
• منبع تغذیه دستگاه‌هایی که پتانسیل زمین ندارند.

ویژگی‌های ترانسفورماتور ایزوله

• بهبود توان سیستم؛
• اتصال زمین بسیار مطمئن؛
• ایزولاسیون یا جداسازی الکتریکی؛
• حذف تداخل‌های ناشی از بارهای غیرخطی؛
• عدم تداخل فرکانس های رادیویی و نویز بسیار پایین به دلیل نداشتن اتصال الکتریکی.

از ترانسفورماتور ایزوله در قدرت‌های زیر استفاده می‌شود:

– ۱ تا ۱۵ کیلوولت‌آمپر تک فاز

– ۶ تا ۴۰۰ کیلوولت‌آمپر سه فاز

انواع ترانسفورماتور از نظر فرکانس

فرکانس انواع ترانسفورماتور ها از ۵۰ تا چندصد کیلوهرتز متغیر است. فرکانس ترانسفورماتور یکی از فاکتورهای مهم در تعیین ابعاد و جنس هسته است. هر چه فرکانس ترانسفورماتور افزایش یابد، ابعاد آن کوچک می‌شود. فرکانس ترانسفورماتورهای قدرت معمولا بین ۵۰ و ۶۰ هرتز است.

انواع ترانسفورماتور از نظر عایق

در ترانسفورماتورهای قدرت، سیم‌پیچ‌های ولتاژ بالا باید به خوبی توسط عایق پوشانده شوند تا اتصال الکتریکی ناخواسته منجر به خرابی ترانسفورماتور اتفاق نیفتد. این عایق‌ها از جنس‌های مختلفی از جمله روغن، گاز SF6، هوا و مواد جامد است.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید باشد، درصورتی که تمایل به تبادل اطلاعات و یا تبادل تجربیات خود با دیگران در این زمینه دارید، با گذاشتن دیدگاه خود ما را بهره مند سازید.