ترانسفورماتور
ترانسفورماتور چیست ؟
ترانسفورماتور وسیلهای است که از طریق القای الکتریکی، انرژی الکتریکی را به وسیلۀ دو یا چند سیمپیچ از یک مدار به مداری دیگر منتقل میکند.
جریان جاری در مدار اول (اولیه ترانسفورماتور) موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی در اطراف سیمپیچ اول میشود.
این میدان مغناطیسی به نوبه خود موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در مدار دوم میشود که با اضافه کردن یک بار به مدار دوم این ولتاژ میتواند به ایجاد یک جریان ثانویه بینجامد.
کاربرد ترانسفورماتور
یکی از کاربردهای بسیار مهم ترانسفورماتورها کاهش جریان پیش از خطوط انتقال انرژی الکتریکی است.
دلیل استفاده از ترانسفورماتور در ابتدای خطوط این است که همه هادیهای الکتریکی دارای میزان مشخصی مقاومت الکتریکی هستند.
این مقاومت میتواند موجب اتلاف انرژی در طول مسیر انتقال انرژی الکتریکی شود.
میزان تلفات در یک هادی با مجذور جریان عبوری از هادی رابطۀ مستقیم دارد و بنابر این با کاهش جریان میتوان تلفات را به شدت کاهش داد.
با افزایش ولتاژ در خطوط انتقال به همان نسبت جریان خطوط کاهش مییابد و به این ترتیب هزینههای انتقال انرژی نیز کاهش مییابد.
البته با نزدیک شدن خطوط انتقال به مراکز مصرف برای بالا بردن ایمنی ولتاژ خطوط در چند مرحله و باز به وسیله ترانسفورماتورها کاهش مییابد تا به میزان استاندارد مصرف برسد.
به این ترتیب بدون استفاده از ترانسفورماتورها امکان استفاده از منابع دوردست انرژی فراهم نمیآمد.
ترانسفورماتورها یکی از پربازدهترین تجهیزات الکتریکی هستند به طوری که در برخی ترانسفورماتورهای بزرگ بازده به ۹۹.۷۵٪ نیز میرسد.
امروزه از ترانسفورماتورها در اندازهها و توانهای مختلفی استفاده میشود از یک ترانسفورماتور بند انگشتی که در یک میکروفن قرار دارد تا ترانسفورماتورهای غولپیکر چند گیگا ولت-آمپری
همه این ترانسفورماتورها اصول کار یکسانی دارند اما در طراحی و ساخت متفاوت هستند.
اصول کار ترانسفورماتور
به طور کلی یک ترانسفورماتور بر دو اصل استوار است:
– اول اینکه، جریان الکتریکی متناوب میتواند یک میدان مغناطیسی متغیر پدید آورد (الکترومغناطیس)
– دوم اینکه، یک میدان مغناطیسی متغیر در داخل یک حلقه سیمپیچ میتواند موجب به وجود آمدن یک جریان الکتریکی متناوب در یک سیم سیمپیچ شود.
سادهترین طراحی برای یک ترانسفورماتور در شکل زیر آمده است. جریان جاری در سیمپیچ اولیه موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی میگردد.
هر دو سیمپیچ اولیه و ثانویه بر روی یک هسته که دارای خاصیت نفوذپذیری مغناطیسی بالایی است (مانند آهن) پیچیده شدهاند.
بالا بودن نفوذپذیری هسته موجب میشود تا بیشتر میدان تولید شده توسط سیمپیچ اولیه از داخل هسته عبور کرده و به سیمپیچ ثانویه برسد.
