ترانسفورماتور برق (Transformer)

ترانسفورماتورها را با توجه به کاربرد و خصوصیات آنها می‌توان به سه دسته کوچک، متوسط و بزرگ دسته‌بندی کرد. ساختمان ترانسفورماتورهای بزرگ و متوسط به‌دلیل مسائل حفاظتی و عایق‌بندی و امکانات موجود، نسبت به انواع کوچک آن پیچیده‌تر است. برای کم کردن تلفات آهنی هسته‌ ترانسفورماتور را نمی‌توان به‌طور یکپارچه ساخت. بلکه معمولاً آنها را از ورقه‌های نازک فلزی که نسبت به یکدیگر عایق هستند، می‌سازند. در ترانسفورماتورهای پرقدرت از هادی‌های مسی که به‌صورت تسمه هستند استفاده می‌شوند و ابعاد این گونه هادی‌ها نیز استاندارد است.
اهمیت ترانسفورماتورها در صنعت برق و شبکه‌های صنعتی، برکسی پوشیده نیست. امروزه یکی از ملزومات اساسی در انتقال و توزیع الکتریکی در جهان ترانسفورماتورها، می‌باشند. ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌های مختلفی جهت تغییر سطح ولتاژ الکتریکی به‌منظور کاهش تلفات ولتاژ در فرآیند انتقال و توزیع انرژی الکتریکی به‌کار می‌روند. در صنعت سیمان، به‌عنوان یکی از مصرف کننده‌های بزرگ برق و استفاده از سطوح ولتاژ مختلف در آن، استفاده از ترانسفورماتورها یکی از ارکان اجتناب‌ناپذیر می‌باشد.
شرح و توصیف :

ساختمان ترانسفورماتور :
ترانسفورماتورها را با توجه به کاربرد و خصوصیات آنها می‌توان به سه دسته کوچک، متوسط و بزرگ دسته‌بندی کرد. ساختمان ترانسفورماتور های بزرگ و متوسط به‌دلیل مسائل حفاظتی و عایق‌بندی و امکانات موجود، نسبت به انواع کوچک آن پیچیده‌تر است. اجزاء تشکیل دهنده یک ترانسفورماتور به شرح زیر است:

هسته‌ ترانسفورماتور :
هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه‌های نازکی است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه می‌شود. برای کم کردن تلفات آهنی هسته‌ ترانسفورماتور را نمی‌توان به‌طور یکپارچه ساخت. بلکه معمولاً آنها را از ورقه‌های نازک فلزی که نسبت به یکدیگر عایق هستند، می‌سازند این ورقه‌ها از آهن بدون پسماند با آلیاژی از سیلیسیم (حداکثر ۴.۵ درصد) که دارای قابلیت هدایت الکتریکی و قابلیت هدایت مغناطیسی زیادی است ساخته می‌شوند . زیاد بودن مقدار سیلیسیم، باعث شکننده شدن ورق‌ها می‌شود. برای عایق کردن ورق‌های ترانسفورماتور ، در گذشته از یک کاغذ نازک مخصوص که در یک سمت این ورقه چسبانده می‌شد، استفاده می‌کردند، اما امروز در هنگام ساختن و نورد این ورقه‌ها یک لایه نازک اکسید فسفات یا سیلیکات به ضخامت ۲ تا ۲۰ میکرون به‌عنوان عایق بر روی آنها مالیده می‌شود، که باعث پوشاندن روی ورقه‌ها می‌گردد. علاوه بر این، از لاک مخصوصی نیز برای عایق کردن یک طرف ورقه‌ها استفاده می‌شود. تمامی ورقه‌های ترانسفورماتور دارای یک لایه عایق هستند. در هنگام محاسبه سطح مقطع هسته باید سطح آهن خالص را منظور کرد. ورقه‌های ترانسفورماتورها را به ضخامت‌های 35/0 و 5/0 میلیمتر و در اندازه‌های استاندارد می‌سازند. باید دقت کرد که سطح عایق شده‌ٔ ورقه‌های ترانسفورماتور همگی در یک جهت باشند ( مثلاً همه به طرف بالا ) علاوه بر این تا حد امکان نباید در داخل قرقره فضای خالی باقی بماند. لازم به ذکر است ورقه‌ها با فشار داخل قرقره جای بگیرند تا از ارتعاش و صدا کردن آنها نیز جلوگیری شود.

سیم پیچ‌ ترانسفورماتور :
معمولاً برای سیم‌پیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور از هادی‌های مسی با عایق (روپوش) لاکی استفاده می‌کنند، که با سطح مقطع گرد و اندازه‌های استاندارد وجود دارند و با قطر آنها مشخص می‌شوند. در ترانسفورماتورهای پرقدرت از هادی‌های مسی که به‌صورت تسمه هستند استفاده می‌شوند و ابعاد این گونه هادی‌ها نیز استاندارد است.
سیم پیچی ترانسفورماتور به این ترتیب است که سر سیم‌پیچ ‌ها را به‌وسیله روکش عایق‌ها از سوراخ‌های قرقره خارج می‌کنند، تا بدین ترتیب سیم‌ها، قطع (خصوصاً در سیم‌های نازک و لایه‌های اول) یا زخمی نشوند، علاوه بر این بهتر است رنگ روکش‌ها نیز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهای دارای چندین سیم پیچ، به‌راحت بتوان سر هم سیم‌پیچ را مشخص کرد. بعد از اتمام سیم‌پیچی یا تعمیر سیم‌پیچ‌ها ترانسفورماتور باید آنها را با ولتاژهای نامی خودشان برای کنترل و کسب اطمینان از سالم بودن عایق بدنه و سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه آزمایش کرد.

قرقره‌ ترانسفورماتور :
برای حفاظت و نگهداری از سیم پیچ‌های ترانسفورماتور خصوصاً در ترانسفورماتورهای کوچک باید از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره باید از مواد عایق باشد. قرقره معمولاً از کاغذ عایق سخت، فیبرهای استخوانی یا مواد ترموپلاستیک می‌سازند. قره‌قره‌هائی که از جنس ترموپلاستیک هستند، معمولاً یک تکه ساخته می‌شوند ولی برای ساختن قرقره‌های دیگر آنها را در چند قطعه تهیه و سپس بر روی همدیگر سوار می‌کنند. بر روی دیواره‌های قرقره باید سوراخ یا شکافی ایجاد کرد تا سر سیم‌پیچ از آنها خارج شود.
اندازه قرقره باید با اندازهٔ ورقه‌های ترانسفورماتور متناسب باشد و سیم‌پیچ نیز طوری بر روی آن پیچیده شود، که از لبه‌های قرقره مقداری پائین‌تر قرار گیرد تا هنگام جا زدن ورقه‌های ترانسفورماتور، لایه‌ٔ روئی سیم پیچ صدمه نبیند. اندازه قرقره‌های ترانسفورماتورها نیز استاندارد هستند، اما در تمام موارد، با توجه به نیاز، قرقره مناسب را می‌توان طراحی کرد.

شکل 1- نمایی از یک ترانسفورماتور

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=612