ترانسفورماتور
ترانسفورماتور یک وسیله الکتریکی اساسی است که به طور موثر انرژی الکتریکی را از طریق القای الکترومغناطیسی از یک مدار به مدار دیگر منتقل می کند. نقش اصلی آن تغییر سطح ولتاژ جریان متناوب (AC) در ترمینال های ورودی و خروجی و در عین حال حفظ فرکانس سیگنال الکتریکی است.
طراحی های عملی ترانسفورماتور که از کار پیشگامانی مانند مایکل فارادی سرچشمه می گیرد ، در اواخر دهه 1800 پدیدار شد. این دستگاه ها با تبدیل ولتاژ، امکان انتقال کارآمد، اطمینان از تعادل بار، افزایش ایمنی و تنظیم ولتاژ، نقش مهمی در توزیع برق دارند. اهمیت آنها در تسهیل تحویل مطمئن و ایمن برق به کاربران مختلف نهفته است.
دوازده قسمت ترانسفورماتور
ترانسفورماتورها وسایل الکتریکی هستند که برای انتقال انرژی الکتریکی بین دو یا چند مدار از طریق القای الکترومغناطیسی استفاده می‌شوند که از چندین بخش مهم تشکیل شده است که هر کدام عملکردهای خاصی دارند. در اینجا قسمت های مختلف ترانسفورماتور و عملکرد آنها بررسی می شوند.
1) هسته:
بخش اصلی ترانسفورماتور، به هسته مغناطیسی اطلاق می‌شود که سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه در اطراف آن پیچیده شده‌اند. آهن نرم برای کاهش تلفات جریان گردابی و تلفات هیسترزیس و ایجاد مسیر رلوکتانس کم برای جریان شار مغناطیسی استفاده می شود.
عملکرد: هسته ترانسفورماتور دو وظیفه اصلی دارد. اول، مسیری با مقاومت کم برای شار مغناطیسی فراهم می کند و از جفت شدن کارآمد بین سیم پیچ ها اطمینان می دهد. ثانیا، میدان مغناطیسی درون ترانسفورماتور (تغییر خطوط فلوی مغناطیسی) را محدود می کند تا تلفات را به حداقل برساند و از تداخل جلوگیری کند.
2) سیم پیچ:
یکی دیگر از بخش‌های اساسی ترانسفورماتور سیم‌پیچ‌های آن است که از دو مجموعه تشکیل شده است: اولیه، متصل به ولتاژ ورودی، و ثانویه، متصل به بار، که معمولاً با استفاده از سیم مسی یا آلومینیومی عایق‌شده ساخته می‌شود و انتقال انرژی بین ولتاژ بالا و پایین را تسهیل می‌کند.
سیم‌پیچ اولیه ترانسفورماتور یک ولتاژ ورودی دریافت می‌کند و یک میدان مغناطیسی متغییر را ایجاد می‌کند، و سیم‌پیچ ثانویه ولتاژی را بر اساس نسبت دور سیم پیچ به دور سیم پیچ اولبه تولید می‌کند.
3) عایق:
عایق ترانسفورماتور به استفاده از مواد یا روش های خاص برای جلوگیری یا کاهش انتقال گرما، برق یا صدا بین عناصر یا درون سیستم ها اشاره دارد.
عایق برای عملکرد ایمن و کارآمد تجهیزات ضروری است و عایق الکتریکی، حرارتی و مکانیکی را فراهم می کند. برای جلوگیری از خطرات الکتریکی، حفظ پایداری دما و اطمینان از دوام مکانیکی، و در نتیجه افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان تجهیزات، بین سیم پیچ ها، پیچ ها و تمام قطعات حامل جریان و مخزن قرار می گیرد.
4) مقره ها:
بوشینگ‌های ترانسفورماتور دستگاه‌های الکتریکی هستند که در ترانسفورماتورهای قدرت و سایر تجهیزات الکتریکی برای تأمین عایق و پشتیبانی از هادی‌هایی که از دیواره‌های فلزی تجهیزات عبور می‌کنند استفاده می‌شوند. در واقع مقره ها یک نوع عایق الکتریکی قوی می باشند.
یک نقش حیاتی که بوشینگ ها ایفا می کنند این است که به عنوان یک مانع بین پایانه ها و مخزن عمل می کند، عایق الکتریکی از نشت جریان یا روغن جلوگیری می کند. آنها همچنین به طور ایمن اجزای الکتریکی داخلی را به مدارهای خارجی متصل می کنند و جریان برق ایمن را تضمین می کنند و در عین حال یکپارچگی عایق و مهار را حفظ می کنند.
5) تپ چنجر
تپ چنجر که بخش مهمی از ترانسفورماتور است، تنظیم نسبت های ولتاژ ترانسفورماتور را با جابجایی نقطه اتصال روی سیم پیچ امکان پذیر می کند. دو نوع تپ چنجر وجود دارد: زیر بار که امکان تغییر بدون جدا کردن ترانسفورماتور از منبع تغذیه را فراهم می کند و بی بار که نیاز به قطع ترانسفورماتور از منبع تغذیه دارد. در واقع با تغییر درچه تپ چنجر ما تعداد دور ائبیه یا ثانویه را تغییر می دهیم.
هدف اصلی تپ چنجر کنترل ولتاژ خروجی ترانسفورماتور، جبران نوسانات ولتاژ ورودی یا تغییرات در شرایط بار است. با دستکاری نقطه اتصال روی سیم پیچ، تغییر دهنده تپ نسبت دور را تغییر می دهد و در نتیجه ولتاژ خروجی را تنظیم می کند.
6) ترمینال ها:
ترمینال های ترانسفورماتور نقاط اتصال ضروری در ترانسفورماتورها هستند، در ترانسفورماتور کاهنده ترمینال های اولیه انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا و ترمینال های ثانویه ولتاژ کمتری را به بارها می‌رسانند.
7) رادیاتور:
رادیاتور به عنوان لوله های خنک کننده یا کانال های خنک کننده شناخته می شوند، کانال ها یا مجراهایی هستند که در طراحی ترانسفورماتورها پیش بینی شده اند، که برای خنک کردن ترانسفورماتور بوسیله گردش یک خنک کننده، معمولا روغن برای اتنتقال گرمای استفاده می شوند.
وظیفه اصلی رادیاتور در ترانسفورماتورها حذف گرمای تولید شده در حین کار ترانسفورماتور، خنک کردن روغن ترانسفورماتور و حفظ دمای عملیاتی ترانسفورماتور در محدوده قابل قبول است. آنها با ایجاد مسیری برای گردش مایع خنک کننده در نزدیکی هسته و سیم پیچ ها، فرآیند خنک سازی را افزایش می دهند.
8) مخزن ترانسفورماتور:
مخزن ترانسفورماتور یک محفظه یا ظرف دربسته شده است که اجزای ضروری ترانسفورماتور شامل هسته، سیم پیچی، عایق، سیستم های خنک کننده و وسایل کمکی مختلف را در خود جای می دهد.
وظیفه اصلی بدنه یا مخزن ترانسفورماتور ایجاد یک محفظه محافظ و ایمن برای اجزای داخلی ترانسفورماتور است که شامل هسته و سیم پیچ می باشد.
9) دریچه عبور هوا:
محفظه سیلیکاژل وسیله ای است که در ترانسفورماتورهای قدرت برای کنترل کیفیت هوای ورودی و خروجی از پوسته ترانسفورماتور استفاده می شود.
وظیفه اصلی یک دریچه عبور هوا جلوگیری از ورود رطوبت و گرد و غبار به ترانسفورماتور است. این به حفظ خواص عایق بودن روغن ترانسفورماتور و اطمینان از خشک ماندن هوای داخل مخزن و عاری از آلاینده ها کمک می کند.
10) شیر کنترل فشار:
دریچه انفجار، یک لوله فلزی که درست بالای مخزن محافظ قرار دارد و دارای یک دیافراگم در یک انتها است، نوع خاصی از دستگاه کاهش فشار است که در ترانسفورماتورها برای کاهش خطرات ناشی از انفجار یا افزایش فشار سریع استفاده می‌شود.
هدف اصلی دریچه انفجار آزاد کردن ایمن فشار و گازها در حین انفجار یا افزایش فشار، منحرف کردن نیروها از قطعات حیاتی ترانسفورماتور برای جلوگیری از آسیب های گسترده و خرابی فاجعه بار است.
11) رله بوخهلتس :
رله بوخهولز، یکی از مهم ترین اجزای ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن با توان بالای 500 کیلو ولت آمپر، یک وسیله حفاظتی است که برای تشخیص عیوب و شرایط غیرعادی در ترانسفورماتور استفاده می شود.
وظیفه اصلی رله بوخهولتز تشخیص عیب های رخ داده در قطعات غوطه ور در روغن ترانسفورماتور مانند اتصال کوتاه داخلی یا تجمع گازها. این رله می تواند به عنوان یک سیستم هشدار اولیه برای جلوگیری از آسیب یا خرابی بیشتر با تست بر روی گازهای منتشر شده از شکستن روغن ترانسفورماتور در هنگام خطاهای داخلی عمل می کند.
12) تانک انبساط روغن:
تانک انبساط یک مخزن انبساط است که به مخزن روغن ترانسفورماتور متصل است و تغییرات حجم روغن به دلیل تغییرات دما را در خود جای می دهد.
نقش اصلی تانک انبساط روغن اطمینان از سطح روغن پایدار در ترانسفورماتور است. این امر با تطبیق تغییرات حجم روغن ناشی از نوسانات دما به دست می آید. مخزن محافظ روغن که از طریق یک لوله به مخزن اصلی متصل می شود، به طور موثر انبساط و انقباض روغن را جبران می کند و در نتیجه سطح روغن را در محدوده عملیاتی مورد نظر حفظ می کند.
