ترانسفورماتور: چیست؟

ترانسفورماتور چیست؟

یک ترانسفورماتور به عنوان یک دستگاه الکتریکی غیرفعال تعریف می‌شود که انرژی الکتریکی را از یک مدار به مدار دیگری از طریق فرآیند القای الکترومغناطیسی منتقل می‌کند. این دستگاه بیشتر برای افزایش («پله بالا») یا کاهش («پله پایین») ولتاژ بین مدارها استفاده می‌شود.

اصول کاری ترانسفورماتور

اصول کاری ترانسفورماتور بسیار ساده است. القای متقابل بین دو یا چند پیچش (همچنین به عنوان سیم‌پیچ شناخته می‌شوند) اجازه می‌دهد تا انرژی الکتریکی بین مدارها منتقل شود. این اصل در جزئیات بیشتری در زیر توضیح داده شده است.

نظریه ترانسفورماتور

فرض کنید یک پیچش (همچنین به عنوان یک سیم‌پیچ شناخته می‌شود) با منبع الکتریکی متناوب تغذیه می‌شود. جریان متناوب از طریق پیچش یک میدان مغناطیسی متغیر و متناوب ایجاد می‌کند که پیچش را احاطه می‌کند.

اگر پیچش دیگری نزدیک این پیچش قرار داده شود، بخشی از این میدان مغناطیسی متناوب با پیچش دومی پیوند خواهد یافت. چون این میدان مغناطیسی در دامنه و جهتش مداوماً تغییر می‌کند، لذا باید پیوند مغناطیسی در پیچش یا سیم‌پیچ دوم نیز تغییر کند.

بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، یک EMF در پیچش دوم القاء می‌شود. اگر مدار این پیچش ثانویه بسته باشد، جریانی از آن عبور خواهد کرد. این اصول کاری اساسی ترانسفورماتور است.

بیایید از نمادهای الکتریکی برای تصور بهتر استفاده کنیم. پیچشی که انرژی الکتریکی را از منبع دریافت می‌کند به عنوان «پیچش اولیه» شناخته می‌شود. در نمودار زیر این پیچش «سیم‌پیچ اول» نامیده می‌شود.

پیچشی که ولتاژ مورد نظر را به دلیل القای متقابل ارائه می‌دهد به طور معمول به عنوان «پیچش ثانویه» شناخته می‌شود. این پیچش در نمودار بالا «سیم‌پیچ دوم» نامیده می‌شود.

یک ترانسفورماتور که ولتاژ بین پیچش اولیه و ثانویه را افزایش می‌دهد به عنوان یک ترانسفورماتور پله بالا تعریف می‌شود. به طور معکوس، یک ترانسفورماتور که ولتاژ بین پیچش اولیه و ثانویه را کاهش می‌دهد به عنوان یک ترانسفورماتور پله پایین تعریف می‌شود.

چه ترانسفورماتور ولتاژ را افزایش یا کاهش دهد بستگی به تعداد دورهای نسبی بین پیچش اولیه و ثانویه دارد.

اگر تعداد دورهای پیچش اولیه بیشتر از پیچش ثانویه باشد، ولتاژ کاهش می‌یابد (پله پایین).

اگر تعداد دورهای پیچش اولیه کمتر از پیچش ثانویه باشد، ولتاژ افزایش می‌یابد (پله بالا).

در حالی که نمودار ترانسفورماتور بالا از نظر نظری ممکن است در یک ترانسفورماتور ایده‌آل – عملی نیست. این به دلیل این است که در هوا فقط بخش بسیار کوچکی از میدان مغناطیسی تولید شده از سیم‌پیچ اول با سیم‌پیچ دوم پیوند می‌خورد. بنابراین جریانی که از طریق مدار بسته متصل به پیچش ثانویه عبور می‌کند بسیار کوچک (و سخت‌انداز) خواهد بود.

نرخ تغییر پیوند مغناطیسی به مقدار پیوند مغناطیسی با پیچش دوم بستگی دارد. بنابراین به طور ایده‌آل، تقریباً تمام میدان مغناطیسی پیچش اولیه باید با پیچش ثانویه پیوند یابد. این کار به صورت مؤثر و کارآمد با استفاده از یک ترانسفورماتور هسته‌ای انجام می‌شود. این یک مسیر با مقاومت کم مشترک برای هر دو پیچش فراهم می‌کند.

هدف هسته ترانسفورماتور این است که یک مسیر با مقاومت کم فراهم کند، از طریق که بیشترین مقدار میدان مغناطیسی تولید شده توسط پیچش اولیه عبور کند و با پیچش ثانویه پیوند یابد.

جریانی که اولین بار از طریق ترانسفورماتور عبور می‌کند وقتی که روشن می‌شود به عنوان جریان ورودی ترانسفورماتور شناخته می‌شود.

اگر ترجیح می‌دهید توضیحات تصویری ببینید، زیر یک ویدیویی که دقیقاً چگونگی کار ترانسفورماتور را توضیح می‌دهد وجود دارد:

اجزاء و ساختار ترانسفورماتور

سه جزء اصلی ترانسفورماتور:

• پیچش اولیه ترانسفورماتور

• هسته مغناطیسی ترانسفورماتور

• پیچش ثانویه ترانسفورماتور

پیچش اولیه ترانسفورماتور

که زمانی که به یک منبع الکتریکی متصل می‌شود میدان مغناطیسی تولید می‌کند.

هسته مغناطیسی ترانسفورماتور

میدان مغناطیسی تولید شده توسط پیچش اولیه از طریق این مسیر با مقاومت کم با پیچش ثانویه پیوند می‌یابد و یک مدار مغناطیسی بسته ایجاد می‌کند.

پیچش ثانویه ترانسفورماتور

میدان مغناطیسی تولید شده توسط پیچش اولیه از طریق هسته عبور می‌کند و با پیچش ثانویه پیوند می‌یابد. این پیچش نیز بر روی همان هسته پیچیده شده و خروجی مورد نظر ترانسفورماتور را ارائه می‌دهد.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاری دارند، اگر نقض حق نشر وجود داشته باشد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.