تحقیق كاربرد ترانسفورمرها

مقدمه

ترانسفورمر یك دستگاه تبدیل انرژی الكترومغناطیسی است ، زیرا كه انرژی دریافت شده از مدار اولیه ، ابتدا به انرژی مغناطیسی تبدیل شده و سپس این انرژی دوباره به انرژی الكتریكی مفید در مدارهای دیگر تبدیل می گردد .

در یك ترانس ، انتقال انرژی الكتریكی از یك مدار به مدارهای دیگر بدون استفاده از قسمتهای متحركه انجام می پذیرد و بنابراین ، بالاترین بازدهی ممكنه را در بین ماشینهای الكتریكی داشته و تقریباً به نگهداری بسیار جزئی نیاز دارد .

ترانسها وجود سیستمهای دارای قدرت بالا را امكانپذیر می سازند . برای انتقال عاقلانه صدها مگاوات توان به فاصله های دور ، به ولتاژهای بسیار بالا در پهنه KV200 تا KV1000 احتیاج است ، اگر چه تا این زمان ، ملاحظات عایقی ، ولتاژهای تولید شده در مولدها را زیر 33 كیلووات نگاه داشته است . با این اندازه ولتاژ ، تلفات خط بسیار بالاست و استفاده از آن ولتاژهای خیلی بالا نیز برای مصارف خانگی و صنعتی خطرناك خواهد بود . یكی از علتهای اصلی استفاده از جریان متناوب برای انتقال انرژی برق ، وجود ترانسفورمر است . با اتصال یك ترانس افزاینده بین مولد و خطوط انتقال می توان برای توانی معین ، جریان را كم نمود . و چون تلفات مسی خطوط انتقال با مجذور جریان خط متناسبند ، واضح است كه ولتاژهای خیلی بالای بدست آمده توسط ترانسفورمر ، باعث بالا رفتن بازدهی سیستم قدرت از طریق كاهش جریان خطوط انتقال می گردد .

ترانسفورمر به عنوان یكی از اجزای بسیار مهم بسیاری از مدارهای الكتریكی ، از مدارهای الكترونیكی با سیگنالهای كوچك گرفته تا سیستمهای انتقال قدرت با ولتاژ بالا بكار گرفته می شود . دانستن تئوری ، رفتار و قابلیتهای ترانس برای فهمیدن كار بسیاری از سیستمهای قدرت ، كنترل ، مخابرات و الكترونیك لازم است .

در این فصل اصول كلی و روشهای تجزیه و تحلیل كه قبلاً مورد بررسی قرار گرفتند را بر روی ترانسفورمر كه یك دستگاه الكترومغناطیسی ساكن است بكار می بریم . این ، علتی دو پهلو دارد . اول اینكه ترانس خود یك دستگاه الكترومغناطیسی خیلی مهم است و دوم ینكه ، عمل ترانسفورمری در ماشینهای الكترومكانیكی نیز انجام می پذیرد و فهمیدن عملكرد ترانس پیشنیازی برای فهم عملكرد ماشینهای جریان متناوب است .

كاربردهای ترانس و انواع اصلی آن

مهمترین كاربردهای ترانس عبارتند از : (الف) تغییر دادن اندازه ولتاژ و جریان در یك سیستم الكتریكی ، (ب)  هم مقاومت كردن منبع و بار برای انتقال توان بیشینه و (ج) جداسازی مدارهای الكتریكی از یكدیگر . اولین این كاربردها احتمالاً آشناترین آنان در نظر خوانندگان اسن و این آشنایی معمولاً بوسیله ترانسهای توزیع سوار شده بر تیرهای برق كه مثلاً برق 11000 ولت را به برق خانگی 220 ولت تبدیل می نمایند ، می باشد . دومین كاربرد را می توان در بسیاری از مدارهای مخابراتی و الكترونیكی یافت . مثلاً برای هم مقاومت كردن بار با خطوط انتقال برای بهبود انتقال قدرت و كاهش امواج ساكن و یا اتصال خروجی میكروفون به اولین مرحله تقویت كننده الكترونیكی ، از ترانسها استفاده می شود . سومین كاربرد آن ، حذف اغتشاشهای الكترومغناطیسی در بسیاری از مدارها ، جلوگیری از خروج سیگنالهای جریان مستقیم ، ایمنی استفاده كنندگان و محافظت از وسایل و دستگاههای الكتریكی است .

ترانسفورمرها در مدارهای با اندازه ولتاژهای مختلف از میكروولت استفاده شده در بعضی از مدارهای الكترونیكی تا ولتاژهای خیلی بالای استفاده شده در سیستمهای توان امروزی مانند 750 كیلوولت ، بكار گرفته می شوند . همچنین ، ترانسها در طیف كامل فركانسی مدارهای الكتریكی از نزدیك به صفر هرتز تا چند صد مگا هرتز چه با امواج سینوسی مداوم و چه ضربانی بكار می روند . شكل و اندازه ظاهری ترانسها مختلف است و آنها را در اندازه های به كوچكی یك تیله تا به بزرگی یك تریلی می سازند . انواع اصلی ترانسها عبارتند از :