ترانسفورماتور

ترانسفورماتور

در این آموزش در مورد مبانی ترانسفورماتور، خواهیم دید که یک ترانسفورماتور هیچ قسمت متحرک داخلی ندارد و معمولاً به دلیل تغییر ولتاژ برای انتقال انرژی از یک مدار به مدار دیگر توسط القای الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرد

یکی از دلایل اصلی استفاده از ولتاژها و جریانهای متناوب AC در خانه و محل کار این است که منابع AC را می توان به راحتی در یک ولتاژ مناسب تولید کرد، (از این رو نام ترانسفورماتور) را به ولتاژهای بسیار بالاتر تبدیل کرد و سپس با استفاده از یک ولتاژ در سراسر کشور توزیع کرد. شبکه ملی دکل ها و کابل ها در فواصل بسیار طولانی

دلیل تبدیل ولتاژ به سطح بسیار بالاتر این است که ولتاژهای توزیع بالاتر به معنی جریان کمتری برای همان توان است و بنابراین تلفات I 2 *R در امتداد شبکه کابل‌ها کاهش می‌یابد. این ولتاژها و جریان‌های انتقال AC بالاتر را می‌توان به سطح ولتاژ بسیار پایین‌تر، ایمن‌تر و قابل استفاده کاهش داد تا بتوان از آن برای تامین تجهیزات الکتریکی در خانه‌ها و محل‌های کار استفاده کرد، و همه اینها به لطف مبانی ترانسفورماتور ترانسفورماتور ولتاژ امکان‌پذیر است 

ترانسفورماتور ولتاژ را می توان به عنوان یک جزء الکتریکی به جای یک قطعه الکترونیکی در نظر گرفت. ترانسفورماتور اساساً یک وسیله الکتریکی غیرفعال الکترومغناطیسی ایستا (یا ثابت) بسیار ساده است که با تبدیل انرژی الکتریکی از یک مقدار به مقدار دیگر بر اساس قانون القای فارادی کار می کند.

ترانسفورماتور این کار را با اتصال دو یا چند مدار الکتریکی با استفاده از یک مدار مغناطیسی نوسانی مشترک که توسط خود ترانسفورماتور تولید می شود انجام می دهد. اصول اولیه ترانسفورماتور بر اساس اصول "القای الکترومغناطیسی" به شکل القای متقابل عمل می کند.

القای متقابل فرآیندی است که در آن یک سیم پیچ سیم به صورت مغناطیسی ولتاژی را به سیم پیچ دیگری که در نزدیکی آن قرار دارد القا می کند. سپس می توان گفت که ترانسفورماتورها در "حوزه مغناطیسی" کار می کنند و ترانسفورماتورها نام خود را از این واقعیت گرفته اند که یک سطح ولتاژ یا جریان را به سطح دیگری "تبدیل" می کنند.

ترانسفورماتورها قادرند سطوح ولتاژ و جریان منبع تغذیه خود را افزایش یا کاهش دهند، بدون اینکه فرکانس آن را تغییر دهند، یا مقدار توان الکتریکی که از یک سیم پیچ به سیم پیچ دیگر از طریق مدار مغناطیسی منتقل می شود.

یک ترانسفورماتور ولتاژ تک فاز اساساً از دو سیم پیچ الکتریکی تشکیل شده است که یکی "سیم پیچ اولیه" و دیگری "سیم پیچ ثانویه" نامیده می شود. برای این آموزش، سمت "اولیه" ترانسفورماتور را به عنوان طرفی که معمولاً برق می گیرد و "ثانویه" را به عنوان سمتی که معمولاً برق را ارائه می دهد تعریف می کنیم. در ترانسفورماتورهای ولتاژ تک فاز، معمولاً سمتی است که ولتاژ بالاتری دارد.

این دو سیم پیچ در تماس الکتریکی با یکدیگر نیستند اما در عوض در اطراف یک مدار آهنی مغناطیسی بسته مشترک به نام "هسته" پیچیده شده اند. این هسته آهنی نرم جامد نیست، بلکه از لایه های جداگانه متصل به هم تشکیل شده است تا به کاهش تلفات مغناطیسی هسته کمک کند.

سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه از نظر الکتریکی از یکدیگر جدا شده‌اند، اما به صورت مغناطیسی از طریق هسته مشترک به هم متصل شده‌اند و اجازه می‌دهند تا توان الکتریکی از یک سیم پیچ به سیم‌پیچ دیگر منتقل شود. هنگامی که یک جریان الکتریکی از سیم پیچ اولیه عبور می کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که ولتاژی را به سیم پیچ ثانویه القا می کند و اصول اولیه عملکرد ترانسفورماتور که در زیر نشان داده شده است.