ترانسفورماتورها بر مبنای کاربرد، یکی از روش‌های دسته بندی ترانس‌ها، بر مبنای کاربردهای آن‌هاست. به عنوان مثال برخی از ترانس‌ها بسیار بزرگ و غول‌پیکر هستند و معمولا در پست‌های توزیع کاربرد دارند.
ترانسفورماتورهای قدرت
ترانس‌های قدرت، ترانس‌هایی هستند که در موارد انتقالات با توان بالا به کار می‌روند. در هر دو نوع افزاینده و کاهنده نیز استفاده دارند. در این انتقالات معمولا ولتاژ در حدود 33KV و توان در حدود 200MVA است. بنابراین شار جریان یافته در این ترانس‌ها بسیار بالا خواهد بود.
تمام ترانسفورماتورهایی که کاربردهای قدرتی دارند، هم‌چون ترانس‌های هسته ورقه‌ای، ترانس‌های هسته چنبره‌ای، اتوترانس‌های متغیر، ترانس‌های چندفاز، ترانسفورماتورهای stray leakage و … ذیل همین دسته قرار می‌گیرند.
این نوع ترانسفورماتورها معمولا ابعاد بزرگی دارند که بسته به میزان ظرفیت توانی که دارند و نوع کاربردشان، می‌تواند اندکی تغییر کند.
همچنین در هر دو نوع تک‌فاز و سه‌فاز وجود دارند.
از آنجایی که ابعاد بسیار بزرگی دارند، معمولا آن‌ها را در فضاهای باز و بزرگ کار می‌گذارند. این ترانس‌ها، در شرایط بار کامل، بهره‌وری نزدیک به 100 % از خود نشان می‌دهند.
مزایا
- درجه ایزولاسیون بالایی دارند
- نویز اندک
- بهره‌وری بالا
- توان‌مندی انواع ولتاژ بالای آن‌ها در کاربردهای توان بالا
کاربردها
- در سیستم‌های مولد قدرت
- در پست‌های توزیع فرعی
ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری
ترانس‌های اندازه‌گیری به منظور اندازه‌گیری ولتاژها و جریان‌های بالا به کار می‌روند و به ویژه در ایزوله کردن مدار ها کاربرد دارند. همان‌طور که می‌دانیم معمولا سمت اولیه‌ی یک ترانس به ورودی‌های ولتاژ و جریان با شدت بالا متصل است و سمت ثانویه به بار یا تعدادی رله. بنابراین نیاز است که بین این‌ها یک ایزولاسیون وجود داشته باشد.
این دسته از ترانسفورماتورها، به دو زیرگروه تقسیم می‌شوند: ترانس‌های ولتاژ و ترانس‌های جریان.
ترانس جریان
وظیفه این ترانس‌ها ایجاد جریانی متناسب با جریان مدار اولیه، در مدار ثانویه است. کاربرد آن‌ها در رله‌های حفاظتی و مقاصد اندازه‌گیری است. ساختار یک ترانس جریان این‌گونه است که یک تک حلقه‌ی سیم‌پیچ به عنوان سیم‌پیچ اولیه به دور یک ترانس هسته چنبره‌ای که هسته آن ازجنس یک نارسانای قوی است، فرستاده می‌شود. خود این ترانس هسته چنبره‌ای دارای تعداد زیاد دور سیم‌پیچ است. ترانس جریان همواره به شکل سری در مدار قرار می‌گیرد.
سیم‌پیچ ثانویه می‌تواند به نحوی طراحی شود که بتوان یک خروجی مشخص از آن گرفت، یا آن‌که خروجی قابل تنظیم با اندازه‌های متفاوت امکان پذیر باشد.
باید دقت شود که سیم‌پیچ ثانویه به بار متصل می‌شود، با امپدانس پایین و از طرفی سیم‌پیچ اولیه به جریان متصل می‌شود. این باعث می‌شود که از ایجاد ولتاژ بالای ناگهانی در سیم‌پیج مدار باز ثانویه جلوگیری به عمل آید. در غیر این صورت احتمال وارد آمدن آسیب جدی به ترانسفورماتور وجود دارد.
ترانس ولتاژ
وظیفه این ترانس‌ها ایجاد ولتاژی متناسب با ولتاژ مدار اولیه، در مدار ثانویه است. به این ترانسفورماتور ها گاهی ترانس پتانسیل هم گفته می‌شود. ترانس‌های ولتاژ یا پتانسیل، به صورت موازی در مدار اتصال می‌یابند. سمت اولیه‌ی این ترانس‌ها باید اتصالی فاز به فاز داشته باشد اما در سمت ثانویه، همیشه یک سر به زمین متصل می‌شود. در تصویر زیر یک ترانس ولتاژ را می‌بینید.
ترانس‌های ولتاژ سه دسته‌ی اصلی دارند:
- نوع الکترومغناطیسی: که در آن‌ها از سیستم سیم‌پیچی به دور هسته استفاده می‌شود و انتقال شار خوبی نیز دارند.
- نوع خازنی: با استفاده از شبکه‌خازنی برای ایجاد تقسیم ولتاژ ساخته می‌شوند.
- نوع نوری: با استفاده از ویژگی‌های الکتریکی مواد با خاصیت‌های نوری(optical) ساخته می‌شوند.
کاربرد ترانس‌های ولتاژ در رله‌های حفاظتی، مقاصد اندازه‌گیری و همچنین در ایزولاسیون فازی تغییر فاز است.
ترانسفورماتورهای حفاظتی
این نوع ترانس‌ها از ترانس‌های اندازه‌گیری بسیار دقیق‌تر هستند چرا که فقط به منظور حفاظت از مدارها در برابر ولتاژ و جریان بالا استفاده می‌شوند. سمت اولیه‌ی این ترانس‌ها به ورودی‌های ولتاژ و جریان با سطح بالا متصل است و سمت ثانویه، مدار یا رله‌ی متصل به خود را از اعواج‌ها و نوسانات ناگهانی ورودی‌ها که ممکن است باعث آسیب شوند ایزوله نگه می‌دارد.
ترانسفورماتورهای توزیع
ترانس‌های توزیع برای تقسیم و توزیع انرژی الکتریکی در سطح کاربران نهایی استفاده می‌شوند.
ولتاژ مورد نیاز برای مقاصد صنعتی حدود 33KV و برای مقاصد و مصارف خانگی در محدوده 440V – 220V می‌باشد. تمام این مقادیر در سطح توانی کمتر از 200MVA قرار می‌گیرند.
اتوترانسفورماتورهای بزرگ سه‌فاز گاهی به عنوان ترانس‌های توزیع قدرت استفاده می‌شوند. همچنین ترانس‌های روغنی سرد (oil-cooled) نیز ذیل همین دسته قرار می‌گیرند.
در تصویر، یک ترانس توزیع را می‌بینید.
ترانس‌های توزیع از نظر ابعاد معمولا در مقایسه با ترانس‌های قدرت کوچکتر هستند. این‌ها را نیز در فضای باز نصب می‌کنند اما مانند ترانس‌های قدرت بار کامل به آن‌ها متصل نمی‌شود.
مزایا
- ابعاد کوچک
- نصب آسان
- تلفات مغناطیسی کم
معایب
- بهره‌وری پایین
- عدم تحمل بار کامل
کاربردها
کاربرد برای توزیع جریان برق در بسیاری از مکان ها مانند خانه‌ها، مزرعه‌ها، زمین‌های کشاورزی، راه‌آهن، مزارع بادی و …
خیلی ممنون از اینکه تا این قسمت از آموزش مفاهیم پایه برق و الکترونیک با ما همراه بودید امیدوارم آموزش ها برایتان مفید بوده باشد.
منبع: میکرودیزاینرالکترونیک
