ساخت ترانسفورماتور پتانسیل

ترانسفورماتور پتانسیل یا ولتاژ، ترانسفورماتوری است کاهنده که برای تبدیل مقادیر ولتاژ بالا به مقادیر کسری استفاده می‌شود. دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند آمپرمترها، ولت‌مترها و وات‌مترها برای عملکرد در ولتاژ پایین طراحی شده‌اند. اتصال مستقیم این دستگاه‌های اندازه‌گیری به خطوط ولتاژ بالا می‌تواند باعث سوختن یا خرابی آن‌ها شود. بنابراین، از ترانسفورماتور پتانسیل برای اهداف اندازه‌گیری استفاده می‌شود.

بافت اولیه ترانسفورماتور پتانسیل به خط مورد اندازه‌گیری متصل می‌شود و پایانه‌های ثانویه آن به دستگاه اندازه‌گیری متصل می‌شوند. ترانسفورماتور پتانسیل ولتاژ بالای خط مورد اندازه‌گیری را به مقدار کسری مناسب برای دستگاه اندازه‌گیری تبدیل می‌کند.

ساختار ترانسفورماتور پتانسیل تقریباً مشابه با ساختار ترانسفورماتور قدرت است، اما تفاوت‌های جزئی وجود دارد:

• ساختار ترانسفورماتور پتانسیل عواملی مانند هزینه، کارایی و تنظیم را در نظر می‌گیرد. در مقابل، ترانسفورماتور پتانسیل با تمرکز بر پارامترهای عملکردی طراحی شده است. به طور خاص، نسبت ولتاژ به تعداد دورهای سیم‌پیچ ثابت بوده و اختلاف فاز بین سیگنال‌های ورودی و خروجی به حداقل می‌رسد.

• ترانسفورماتورهای قدرت ممکن است با مشکلات افزایش دما به دلیل بارگذاری بیش از حد مواجه شوند. از آنجا که خروجی ترانسفورماتور پتانسیل نسبتاً کوچک است، مشکل گرم شدن زیاد در آن رخ نمی‌دهد.

اجزاء ترانسفورماتور پتانسیل
اجزاء ضروری ترانسفورماتور پتانسیل به شرح زیر هستند.

هسته

هسته ترانسفورماتور پتانسیل می‌تواند از نوع هسته‌ای یا پوسته‌ای باشد. در ترانسفورماتور هسته‌ای، سیم‌پیچ‌ها حول هسته قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر، در ترانسفورماتور پوسته‌ای، هسته حول سیم‌پیچ‌ها قرار می‌گیرد. ترانسفورماتورهای پوسته‌ای برای عملیات ولتاژ پایین طراحی شده‌اند، در حالی که ترانسفورماتورهای هسته‌ای برای کاربردهای ولتاژ بالا استفاده می‌شوند.
سیم‌پیچ‌ها

سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور پتانسیل به صورت هم‌محور تنظیم شده‌اند. این ساختار برای کاهش واکنش لکه‌ای (leakage reactance) اتخاذ شده است.
یادداشت درباره واکنش لکه‌ای: تمامی فلوکس تولید شده توسط سیم‌پیچ اولیه ترانسفورماتور به سیم‌پیچ ثانویه متصل نمی‌شود. یک کسر کوچک از فلوکس فقط با یکی از سیم‌پیچ‌ها مرتبط است و این به آن فلوکس لکه‌ای گفته می‌شود. فلوکس لکه‌ای واکنش خودی را در سیم‌پیچی که با آن متصل است القا می‌کند. واکنش به طور کلی به مقاومتی که یک عنصر مداری در برابر تغییر ولتاژ و جریان ارائه می‌دهد اشاره دارد. این واکنش خودی به عنوان واکنش لکه‌ای شناخته می‌شود.
در ترانسفورماتور ولتاژ پایین، عایق در کنار هسته قرار داده می‌شود تا مشکلات مربوط به عایق را کاهش دهد. یک سیم‌پیچ واحد به عنوان سیم‌پیچ اولیه در ترانسفورماتور ولتاژ پایین استفاده می‌شود. اما در ترانسفورماتور ولتاژ بالا، سیم‌پیچ واحد به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم می‌شود تا نیاز به عایق بین لایه‌ها کاهش یابد.

عایق

نوار پنبه‌ای و مواد کمبریک به طور معمول به عنوان عایق بین سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور پتانسیل استفاده می‌شوند. در ترانسفورماتورهای ولتاژ پایین، عایق مرکب معمولاً استفاده نمی‌شود. ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا از روغن به عنوان مedium عایق استفاده می‌کنند. ترانسفورماتورهای با ظرفیت بیش از ۴۵kVA از سرامیک به عنوان عایق استفاده می‌کنند.

بوشینگ
بوشینگ یک دستگاه عایق‌بندی شده است که اتصال ترانسفورماتور به مدار خارجی را ممکن می‌سازد. بوشینگ‌های ترانسفورماتور معمولاً از سرامیک ساخته شده‌اند. ترانسفورماتورهایی که از روغن به عنوان مedium عایق استفاده می‌کنند، از بوشینگ‌های پر از روغن استفاده می‌کنند.
ترانسفورماتور دو بوشینگ در سیستم‌هایی که خطی که به آن متصل است در پتانسیل زمین نیست، استفاده می‌شود. ترانسفورماتورهایی که به نیوترال زمین متصل هستند، فقط به یک بوشینگ ولتاژ بالا نیاز دارند.
اتصال ترانسفورماتور پتانسیل
سیم‌پیچ اولیه ترانسفورماتور پتانسیل به خط انتقال ولتاژ بالا که ولتاژ آن اندازه‌گیری می‌شود متصل می‌شود. سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور به دستگاه اندازه‌گیری متصل می‌شود که میزان ولتاژ را تعیین می‌کند.