پارامترهای اصلی ترانسفورماتور چیست؟

الزامات فنی مربوطه برای انواع مختلف ترانسفورماتورها وجود دارد که می‌توان آنها را با پارامترهای فنی مربوطه بیان کرد. به عنوان مثال، پارامترهای فنی اصلی ترانسفورماتور قدرت عبارتند از: توان نامی، ولتاژ نامی و نسبت ولتاژ، فرکانس نامی، درجه دمای کار، افزایش دما، نرخ تنظیم ولتاژ، عملکرد عایق و مقاومت در برابر رطوبت. برای ترانسفورماتورهای فرکانس پایین عمومی، پارامترهای فنی اصلی عبارتند از: نسبت تبدیل، ویژگی‌های فرکانس، اعوجاج غیرخطی، محافظ مغناطیسی و محافظ الکترواستاتیک، راندمان و غیره.

پارامترهای اصلی ترانسفورماتور شامل نسبت ولتاژ، مشخصه فرکانس، توان نامی و راندمان است.

(1)جیره ولتاژ

رابطه بین نسبت ولتاژ n ترانسفورماتور و تعداد دورها و ولتاژ سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه به شرح زیر است: n=V1/V2=N1/N2 که در آن N1 سیم‌پیچ اولیه (اولیه) ترانسفورماتور، N2 سیم‌پیچ ثانویه (ثانویه)، V1 ولتاژ در دو سر سیم‌پیچ اولیه و V2 ولتاژ در دو سر سیم‌پیچ ثانویه است. نسبت ولتاژ n ترانسفورماتور افزاینده کمتر از ۱، نسبت ولتاژ n ترانسفورماتور کاهنده بزرگتر از ۱ و نسبت ولتاژ ترانسفورماتور ایزولاسیون برابر با ۱ است.

(2)توان نامی P این پارامتر عموماً برای ترانسفورماتورهای قدرت استفاده می‌شود. این به توان خروجی اشاره دارد زمانی که ترانسفورماتور قدرت می‌تواند برای مدت طولانی بدون تجاوز از دمای مشخص شده تحت فرکانس و ولتاژ کاری مشخص شده کار کند. توان نامی ترانسفورماتور به سطح مقطع هسته آهنی، قطر سیم لاکی و غیره مربوط می‌شود. ترانسفورماتور دارای سطح مقطع هسته آهنی بزرگ، قطر سیم لاکی ضخیم و توان خروجی بزرگ است.

(3)مشخصه فرکانسی مشخصه فرکانسی به این معنی است که ترانسفورماتور دارای محدوده فرکانس کاری مشخصی است و ترانسفورماتورهایی با محدوده فرکانس کاری متفاوت را نمی‌توان با هم تعویض کرد. هنگامی که ترانسفورماتور فراتر از محدوده فرکانسی خود کار می‌کند، دما افزایش می‌یابد یا ترانسفورماتور به طور عادی کار نمی‌کند.

(4)راندمان به نسبت توان خروجی و توان ورودی ترانسفورماتور در بار نامی اشاره دارد. این مقدار متناسب با توان خروجی ترانسفورماتور است، یعنی هرچه توان خروجی ترانسفورماتور بیشتر باشد، راندمان بالاتر است. هرچه توان خروجی ترانسفورماتور کمتر باشد، راندمان کمتر است. مقدار راندمان ترانسفورماتور عموماً بین 60 تا 100 درصد است.

در توان نامی، نسبت توان خروجی به توان ورودی ترانسفورماتور، راندمان ترانسفورماتور نامیده می‌شود، یعنی

η= ضربدر ۱۰۰٪

کجاη آیا راندمان ترانسفورماتور است؛ P1 توان ورودی و P2 توان خروجی است.

وقتی توان خروجی P2 ترانسفورماتور برابر با توان ورودی P1 باشد، راندمانη برابر با ۱۰۰٪، ترانسفورماتور هیچ تلفاتی تولید نخواهد کرد. اما در واقع، چنین ترانسفورماتوری وجود ندارد. وقتی ترانسفورماتور انرژی الکتریکی را منتقل می‌کند، همیشه تلفاتی تولید می‌کند که عمدتاً شامل تلفات مسی و تلفات آهنی است.

تلفات مسی به تلفات ناشی از مقاومت سیم‌پیچ ترانسفورماتور اشاره دارد. هنگامی که جریان از طریق مقاومت سیم‌پیچ گرم می‌شود، بخشی از انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی تبدیل شده و تلف می‌شود. از آنجایی که سیم‌پیچ عموماً توسط سیم مسی عایق‌بندی شده پیچیده شده است، به آن تلفات مسی می‌گویند.

تلفات آهن ترانسفورماتور شامل دو جنبه است. یکی تلفات هیسترزیس است. هنگامی که جریان AC از ترانسفورماتور عبور می‌کند، جهت و اندازه خط نیروی مغناطیسی که از ورق فولادی سیلیکونی ترانسفورماتور عبور می‌کند، به طور متناسب تغییر می‌کند و باعث می‌شود مولکول‌های داخل ورق فولادی سیلیکونی به یکدیگر ساییده شوند و انرژی گرمایی آزاد کنند، در نتیجه بخشی از انرژی الکتریکی از دست می‌رود که به آن تلفات هیسترزیس می‌گویند. مورد دیگر تلفات جریان گردابی است که هنگام کار ترانسفورماتور رخ می‌دهد. یک خط نیروی مغناطیسی از هسته آهنی عبور می‌کند و جریان القایی در صفحه عمود بر خط نیروی مغناطیسی ایجاد می‌شود. از آنجایی که این جریان یک حلقه بسته تشکیل می‌دهد و به شکل گرداب گردش می‌کند، به آن جریان گردابی می‌گویند. وجود جریان گردابی باعث گرم شدن هسته آهن و مصرف انرژی می‌شود که به آن تلفات جریان گردابی می‌گویند.

راندمان ترانسفورماتور ارتباط نزدیکی با سطح توان ترانسفورماتور دارد. به طور کلی، هر چه توان بزرگتر باشد، تلفات و توان خروجی کمتر و راندمان بالاتر است. برعکس، هر چه توان کوچکتر باشد، راندمان کمتر است.