چه مزایایی از استفاده از ترانسفورماتورها در سیستم‌های انتقال و توزیع برق حاصل می‌شود

پیش‌برد استفاده از ترانسفورماتورها در سیستم‌های انتقال و توزیع برق

ترانسفورماتورها نقش مهمی در سیستم‌های انتقال و توزیع برق دارند و مزایای متعددی ارائه می‌دهند:

تبدیل ولتاژ:

افزایش ولتاژ: در نیروگاه‌ها، ترانسفورماتورها ولتاژ پایین تولید شده توسط ژنراتورها را به ولتاژ بالاتری مناسب برای انتقال در فواصل طولانی افزایش می‌دهند. این کار باعث کاهش ضایعات انرژی در حین انتقال می‌شود زیرا جریان در ولتاژ‌های بالاتر کمتر است و بنابراین ضایعات خط کاهش می‌یابد.

کاهش ولتاژ: در سیستم‌های توزیع، ترانسفورماتورها ولتاژ بالا را به ولتاژ پایین‌تری مناسب برای استفاده توسط دستگاه‌های مصرف‌کننده کاهش می‌دهند. این کار تضمین می‌کند که توزیع برق امن و کارآمد باشد.

جداکننده:

ترانسفورماتورها جداکننده الکتریکی ارائه می‌دهند که اتصال مستقیم بین دو طرف اصلی و ثانویه را مسدود می‌کند. این عمل ایمنی سیستم را افزایش می‌دهد و خطر انتشار خطا را کاهش می‌دهد.

تطابق مقاومت:

ترانسفورماتورها می‌توانند تطابق مقاومت را انجام دهند، که اطمینان می‌دهد مقاومت بهینه بین منبع تغذیه و بار وجود دارد، بنابراین کارایی و پایداری سیستم را افزایش می‌دهد.

تنظیم ولتاژ:

ترانسفورماتورها می‌توانند ولتاژ خروجی را با تنظیم نسبت دورهای خود تنظیم کنند، تا ولتاژ پایداری در سمت کاربر ارائه شود، حتی اگر بار تغییر کند.

پشتیبانی از سیستم‌های چند فاز:

ترانسفورماتورها می‌توانند در سیستم‌های سه فاز استفاده شوند و ولتاژ متوازن سه فاز ارائه دهند، که برای کاربردهای صنعتی ضروری است.

دلایل عدم استفاده گسترده از برق DC در سیستم‌های انتقال و توزیع

با اینکه برق DC در برخی کاربردهای خاص (مانند انتقال DC با ولتاژ بالا) مزایایی دارد، اما در سیستم‌های انتقال و توزیع برق سنتی کمتر استفاده می‌شود. دلایل اصلی عبارتند از:

محدودیت‌های ترانسفورماتورها:

ترانسفورماتورها فقط می‌توانند با برق AC استفاده شوند، نه با برق DC. اصل عملکرد ترانسفورماتورها بر روی میدان‌های مغناطیسی متناوب استوار است که توسط برق DC تولید نمی‌شود. بنابراین، برق DC نمی‌تواند با استفاده از ترانسفورماتورها تبدیل شود.

هزینه و پیچیدگی تجهیزات:

سیستم‌های انتقال DC نیاز به تجهیزات اضافی مانند مستطیل‌سازها و معکوس‌سازها دارند که پیچیدگی و هزینه سیستم را افزایش می‌دهند. در مقابل، سیستم‌های انتقال AC می‌توانند مستقیماً از ترانسفورماتورها برای تبدیل ولتاژ استفاده کنند، که آن‌ها را ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر می‌کند.

حفاظت از خطا:

در سیستم‌های DC، جریان‌های خطا نقطه صفرگذری طبیعی ندارند، که موجب سختی بیشتر در قطع جریان‌های خطا می‌شود. سیستم‌های AC می‌توانند از نقاط صفرگذری طبیعی جریان برای قطع قوس‌های خطا استفاده کنند، که حفاظت از خطا را آسان‌تر می‌کند.

انعطاف‌پذیری توزیع:

برق AC می‌تواند به سادگی با استفاده از ترانسفورماتورها به سطوح مختلف ولتاژ تبدیل شود و به نیازهای مختلف کاربران تطبیق یابد. برق DC این انعطاف‌پذیری را در توزیع ندارد و نیاز به تجهیزات پیچیده برای تطبیق با سطوح مختلف ولتاژ دارد.

زیرساخت موجود:

سیستم‌های انتقال و توزیع برق فعلی بیشتر بر اساس برق AC استوار هستند و زیرساخت‌های گسترده‌ای دارند. تغییر به برق DC نیاز به تغییرات قابل توجه و سرمایه‌گذاری‌های زیادی دارد که اقتصادی نیست.

خلاصه

ترانسفورماتورها مزایای متعددی در سیستم‌های انتقال و توزیع برق ارائه می‌دهند، از جمله تبدیل ولتاژ، جداکنندگی الکتریکی، تطابق مقاومت، تنظیم ولتاژ و پشتیبانی از سیستم‌های چند فاز. برق DC به دلیل محدودیت‌های ترانسفورماتورها، هزینه و پیچیدگی تجهیزات بالاتر، دشواری در حفاظت از خطا، فقدان انعطاف‌پذیری در توزیع و زیرساخت موجود بر اساس AC کمتر استفاده می‌شود. با این حال، با پیشرفت‌های تکنولوژیکی، انتقال DC با ولتاژ بالا در کاربردهای انتقال در فواصل طولانی و کابل‌های زیردریایی اهمیت بیشتری پیدا کرده است.