اول از همه، بگذارید بگویم ترانسفورماتور یا به زبان عامیانه ترانس چیست. ترانسفورماتور یک وسیله‌ی الکتریکی است که توان الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگری منتقل می‌کنند. هنگام انتقال توان توسط ترانسفورماتور، مشاهده می‌کنیم که فرکانس جریان برق تغییری نمی‌کند.
ترانسفورماتور از چه بخش‌هایی ساخته شده است؟
- هسته لایه‌ای (Laminated Core)
- سیم‌پیچ‌ها (Windings)
- مواد عایق (Insulating Material)
- روغن ترانسفورماتور (Transformer Oil)
- تپ‌چنجر – برای ترانسفورماتورهای دارای تپ (Tap Changer)
- کنسرواتور (Conservator)
- رطوبت‌گیر (Breather)
- لوله‌های خنک‌کننده (Cooling Tubes)
- رله بوخهلتس (Buchholz Relay)
- دریچه انفجار یا ونت ایمنی (Explosion Vent)
هسته لایه‌ای ترانسفورماتر چیست؟
هسته‌ی ترانسفورماتور برای نگه‌داشتن سیم‌پیچ‌ها به کار می‌رود. این هسته از آهن نرم ساخته می‌شود تا هم اتلاف ناشی از جریان‌های گردابی و هم اتلاف هیسترزیس را کاهش دهد و مسیر با مقاومت مغناطیسی کم را برای عبور شار مغناطیسی فراهم کندهمچنین قطر هسته‌ی ترانسفورماتور مستقیماً با میزان تلفات مسی و به‌طور معکوس با میزان تلفات آهنی ارتباط دارد.
سیم پیچ در ترانسفورماتر چیست؟
سیم‌پیچ‌ها از چندین دور سیم مسی تشکیل شده‌اند که به‌صورت دسته‌هایی پیچیده می‌شوند و هر دسته به نحوی به هم متصل می‌شود تا یک سیم‌پیچ کامل را بسازند.
سیم‌پیچ‌ها را می‌توان بر اساس نوع ورودی و خروجی برق یا دامنه‌ی ولتاژ دسته‌بندی کرد:
- بر اساس منبع تغذیه، سیم‌پیچ‌ها به سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه تقسیم می‌شوند؛ یعنی سیم‌پیچ اولیه ولتاژ ورودی را دریافت می‌کند و سیم‌پیچ ثانویه ولتاژ خروجی را تحویل می‌دهد.
- بر اساس دامنه ولتاژ، سیم‌پیچ‌ها می‌توانند سیم‌پیچ ولتاژ بالا و سیم‌پیچ ولتاژ پایین باشند.
مواد عایق در ترانسفورماتر چیست؟
مواد عایق مانند کاغذ و مقوا برای جدا کردن سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه از یکدیگر و همچنین از هسته‌ی ترانسفورماتور استفاده می‌شوند.
این سیم‌پیچ‌ها معمولاً از مس ساخته می‌شوند، زیرا مس هم رسانایی بسیار بالایی و هم چکش‌خواری (انعطاف‌پذیری) زیاد داردهمچنین رسانایی بالا باعث می‌شود که مقدار کمتری مس مورد نیاز باشد و تلفات کاهش یابد.
چکش‌خواری زیاد امکان خم کردن آسان هادی‌ها را فراهم می‌کند تا به‌طور فشرده و دقیق دور هسته پیچیده شوند، که این نیز حجم سیم‌پیچ و میزان مس مصرفی را کاهش می‌دهد.
روغن ترانسفورماتر چیست؟
روغن ترانسفورماتور هم وظیفه‌ی عایق‌کاری و هم خنک‌کاری مجموعه‌ی هسته و سیم‌پیچ‌ها را بر عهده دارد.
هسته و سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور باید کاملاً در این روغن غوطه‌ور باشند. این روغن معمولاً از روغن‌های معدنی هیدروکربنی تشکیل شده است.
کنسرواتور ترانسفورماتر چیست؟
کنسرواتور یک مخزن فلزی استوانه‌ای و دربسته است که در بالای ترانسفورماتور نصب می‌شود و وظیفه‌ی حفظ و ذخیره روغن ترانسفورماتور را بر عهده دارد که در قسمت بالای آن یک مجرا برای تهویه وجود دارد و این مخزن فقط تا نیمه از روغن پر می‌شود تا فضای کافی برای انبساط و انقباض روغن در اثر تغییرات دما فراهم باشد.
با این حال، مخزن اصلی ترانسفورماتور که کنسرواتور از طریق یک لوله به آن متصل است، به طور کامل با روغن پر می‌شود.
تپ چنجر ترانسفورماتر چیست؟
از تپ‌چنجر، برای متعادل کردن تغییرات ولتاژ در داخل ترانسفورماتور استفاده می‌شود.
تپ‌چنجرها دو نوع هستند:
- تپ‌چنجر زیر بار (On-load): در این نوع، می‌توان تپ را بدون جدا کردن ترانسفورماتور از منبع تغذیه تغییر داد.
- تپ‌چنجر بی‌باری (Off-load): در این حالت، برای تغییر تپ‌ها باید ترانسفورماتور از منبع تغذیه قطع شود.
رطوبت گیر ترانسفورماتر چیست؟
رطوبت گیر یک محفظه‌ی استوانه‌ای است که با سیلیکا ژل پر شده و برای خشک نگه داشتن هوایی که وارد مخزن ترانسفورماتور می‌شود استفاده می‌گردد.
دلیل این کار آن است که روغن عایق در صورت واکنش با رطوبت، خاصیت عایق‌بودن خود را از دست داده و می‌تواند باعث ایجاد عیب‌های داخلی شود. به همین دلیل، باید هوایی که وارد سیستم می‌شود کاملاً عاری از رطوبت باشد.
در بریدر، وقتی هوا از میان سیلیکا ژل عبور می‌کند، مولکول‌های رطوبت توسط کریستال‌های سیلیکا جذب می‌شوند.
لوله‌های خنک کننده ترانسفورماتر چیست؟
همان‌طور که از نامش پیداست، لوله‌های خنک‌کننده برای خنک کردن روغن ترانسفورماتور به کار می‌روند.
گردش روغن در داخل ترانسفورماتور می‌تواند طبیعی یا اجباری باشد:
- گردش طبیعی: با افزایش دمای روغن، روغن گرم به‌طور طبیعی به سمت بالا حرکت می‌کند و روغن سرد به سمت پایین می‌رود.
- گردش اجباری: با استفاده از یک پمپ خارجی روغن به گردش در می‌آید.
رله بوخهلتس ترانسفورماتر چیست؟
رله بوخهلتس روی لوله‌ی اتصال بین مخزن اصلی و مخزن کنسرواتور نصب می‌شود و برای شناسایی خطاهای داخلی ترانسفورماتور به‌کار می‌رود.
این وسیله با استفاده از گازهایی که در اثر تجزیه‌ی روغن ترانسفورماتور در هنگام بروز خطای داخلی ایجاد می‌شوند عمل می‌کند. بنابراین، وظیفه‌ی اصلی آن تشخیص و محافظت از ترانسفورماتور در برابر این نوع خطاهاست.
دریچه انفجار یا ونت ایمنی ترانسفورماتر چیست؟
روغن بسیار داغی که در هنگام خطاهای داخلی در ترانسفورماتور ایجاد می‌شود، از طریق دریچه‌ی انفجار به بیرون رانده می‌شود تا از انفجار کل ترانسفورماتور جلوگیری شود. این دریچه معمولاً بالاتر از سطح مخزن کنسرواتور نصب می‌شود.
درک همه‌ی این بخش‌ها به شما کمک می‌کند تا عملکرد ترانسفورماتور را بهتر بشناسید. با وجود تنوع زیاد انواع ترانسفورماتور، لازم است بدانید کدام نوع برای نیاز شما مناسب‌تر است.
جمع بندی
ترانسفورماتور یکی از تجهیزات اساسی و پراستفاده در سیستم‌های برق است که وظیفه‌ی انتقال توان الکتریکی بین مدارها را بدون تغییر فرکانس برعهده دارد. ساختار آن متشکل از اجزای کلیدی مانند هسته لایه‌ای، سیم‌پیچ‌ها، مواد عایق، روغن، کنسرواتور، تپ‌چنجر، رطوبت‌گیر، لوله‌های خنک‌کننده، رله بوخهلتس و دریچه انفجار است.
هر بخش نقش خاصی در کارکرد و ایمنی ترانسفورماتور ایفا می‌کند: هسته مسیر عبور شار مغناطیسی را فراهم می‌سازد، سیم‌پیچ‌ها ولتاژ را بر اساس نیاز تغییر می‌دهند، مواد عایق و روغن حفاظت الکتریکی و حرارتی را تأمین می‌کنند، و قطعاتی نظیر تپ‌چنجر، بریدر، سیستم خنک‌کننده و تجهیزات حفاظتی، عملکرد مطمئن و پایدار دستگاه را تضمین می‌نمایند.
منبع : gprweb
