ترانسفورمرها میتوانند توان AC را در یک ولتاژ دریافت کنند و آن را در ولتاژ دیگری تحویل میدهند. از این طریق، در کنار افزایش بهرهوری انتقال توان را در فواصل طولانیتری انتقال میدهد. در این ویدیو به بررسی عملکرد و ساختار یک ترانسفورماتور سه فاز میپردازیم.
از سادهترین شکل شروع میکنیم. قوانین عملکرد ابتدایی یک ترانسفورماتور ساده است. القای الکترومغناطیسی. طبق این قواعد یک شار مغناطیسی متفاوت که با حلقه مرتبط است، یک نیروی محرکهی الکتریکی را در سراسر آن القا میکند.
چنین میدان مغناطیسی نوسانداری را میتوان با استفاده از یک پیچک و سیستم EMF متناوب ایجاد کرد. یک رسانای حامل بار، در اطراف آن یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند. میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط پیچک را در تصویر مشاهده میکنید.
با طبیعت نوسانی جریان متناوب میدان مغناطیسی مرتبط با پیچک، نیز دچار نوسان خواهد شد. این شار مغناطیسی میتوان به خوبی و با استفاده از هستهی ایجاد شده توسط مواد فرومغناطیسی تشکیل شدهاند، به سیمپیچ ثانویه متصل کرد.
این میدان مغناطیسی به دلیل القای الکترومغناطیسی در پیچکهای ثانویه، EMF القا میکند چون پیچها به صورت سری قرار گرفتهاند. EMF خالص که در طول سیمپیچ القا شدهاست مجموع EMFهای مجزایی که در هر پیچ القا شدهاند خواهد بود.
از آنجایی که همان شار مغناطیسی از پیچکهای اولیه و ثانویه عبور میکند EMF هر پرچ برای پیچکهای اولیه و ثانویه مشابه خواهد بود. EMF هر پیچ برای پیچک اولیه و ثانویه همانطور که در تصویر مشاهده میکنید با مقدار ولتاژ ورودی مرتبط است.
در نتیجه EMF القایی در پیچک ثانویه به ترتیب زیر به نشان داده میشود. این یعنی اگر به جای پیچک اولیه در پیچک ثانویه چند پیچ اعمال کنیم، میتوانیم ولتاژ را پایین بیاوریم.
اگر این مراحل را معکوس کنیم، ولتاژ افزایش مییابد. اما از آنجایی که انرژی محفوظ میماند جریانهای اولیه و ثانویه میبایست از رابطهی زیر پیروی کنند. ترانسفورماتورهای سه فاز از سه ترانسفورماتور تک فاز اینچنینی استفاده میکنند و تنها تفاوت اندکی در تنظیمات پیچکهای آن مشاهده میشود.
در اینجا پیچکهای اولیه و ثانویه به صورت همگرا قرار گرفتهاند. دو سیمپیچ مشابه این در یک ترانسفورماتور سه فاز استفاده میشود. ترانسفورماتورهایی با مقادیر توان بالا معمولا یک سیمپیچ خاص به اسم سیمپیچ دیسکی دارند.
سیمپیچهای دیسکی مجزا در همگذرهای بیرونی و داخلی به صورت سری متصل شدهاند. سیمپیچهای ولتاژ پایین با تنظیمات دلتا متصل میشوند و پوششهای ولتاژ بالا در تنظیمات ستارهای متصل میشوند.
بنابراین ولتاژ خطی تا سه برابر سمت ولتاژ بالا، افزایش مییابد همچنین به این معنی است که از یک ترانسفورماتور افزایندهی ولتاژ سه فاز میتوانیم چهار سیم خروجی، سیمهای توان سه فاز و یک سیم نول دریافت کنیم.
برای تولید انرژِی الکتریکی بوشهای عایق ولتاژ بالا نیاز داریم. هستهی ترانسفورماتور از لایههای فولادی نازک و رسانا تشکیل شده است. این لایههای فولادی به شکلی که مشاهده میکنید در کنار یکدیگر قرار گرفته و یک شاخهی سه فاز تشکیل میدهند.
هدف این لایههای نازک، کاهش انرژی از دست رفته به دلیل تشکیل جریان گردابی است. سیمپیچ ولتاژ پایین معمولا در کنار هسته قرار میگیرد. در طول انتقال توان از سیمپیچ اولیه به سیمپیچ ثانویه، انرژی به روشهای مختلفی به هدر میرود.
تمام این انرژیها پس از پراکندگی به گرما تبدیل میشوند. بنابراین معمولا ترانسفورماتور درون یک پیچک خنک کننده قرار میگیرد تا گرما را از بین ببرد. روغن از طریق انتقال گرمای طبیعی، گرما را از بین میبرد. روغن درون مخزن با جذب گرما افزایش مییابد. یک مخزن محافظ به این تغییر حجم کمک میکند.
ترجمه: مینا مقدس نژاد (عضو تیم تحریریه وک شاپ)
منبع ویدیو: YouTube
