ترانس برق یا ترانسفورماتور، یکی از اجزای حیاتی شبکه برق است که برای انتقال برق با ولتاژهای مختلف به کار می رود.
این دستگاه از دو بخش اصلی شامل قسمتی که از برق ورودی تغذیه می شود (یعنی لاستیکهای ورودی) و قسمتی که برق خروجی را تأمین می کند (لاستیکهای خروجی) تشکیل شده است.
همچنین، ترانس برق از یک هسته فلزی و پیچهایی از موادی مانند مس یا آلومینیوم تشکیل شده است که برای حفظ کیفیت و کارایی دستگاه، به صورت دائمی با پوششهایی از جنس روغن، قابلیت خنک کنندگی بالا و سیمهای مناسب برای انتقال برق طراحی شدهاند.
ترانس برق به دلیل اهمیت وسیعی که در شبکه برق دارد، در محیطهای صنعتی، تجاری و خانگی به کار می رود.
برای مثال، در شبکه برق خانگی، ترانس برق به منظور کاهش ولتاژ ورودی از حداکثر ۲۲۰ ولت به مقدار مناسب برای استفاده در دستگاههای خانگی به کار می رود.
همچنین، در شبکه برق صنعتی و تجاری، ترانس برق به منظور تأمین برق با ولتاژ مناسب برای مصارف مختلف از جمله نورپردازی، سیستم های تهویه، و دستگاههای الکترونیکی به کار می رود.
از دیگر کاربردهای ترانس برق میتوان به کاربرد آن در صنعت فرآوری فلزات و نیروگاههای برق اشاره کرد.
کاربرد های ترانس برق
ترانس برق یکی از اجزای حیاتی شبکه برق است و به دلیل ویژگیهای خاص خود مانند توانایی انتقال برق با کاهش ولتاژ و جریان، استفاده گستردهای در صنایع مختلف دارد.
در اینجا به برخی از کاربردهای ترانس برق در صنایع مختلف اشاره میشود:
- نیروگاههای برق: در نیروگاههای برق، ترانس برق برای تبدیل برق با ولتاژ بالا به ولتاژ مناسب برای انتقال از شبکه توزیع به شبکه انتقال برق استفاده میشود.
- صنعت فرآوری فلزات: ترانس برق در صنایع فرآوری فلزات نظیر فولادسازی و آلومینیوم سازی برای تأمین برق با ولتاژ مناسب به کارگاهها و دستگاهها استفاده میشود.
- صنایع مختلف: در صنایع مختلفی نظیر صنایع شیمیایی، پالایش نفت و مواد شیمیایی، ترانس برق برای تأمین برق با ولتاژ مناسب به کارگاهها و دستگاهها استفاده میشود.
- شبکه برق خانگی و تجاری: ترانس برق به منظور تبدیل برق با ولتاژ بالا به برق با ولتاژ مناسب برای استفاده در دستگاههای خانگی و تجاری مانند تلویزیون، کامپیوتر، سیستمهای نورپردازی و تهویه به کار میرود.
- ایستگاههای تقویت برق: در ایستگاههای تقویت برق، ترانس برق برای تبدیل برق با ولتاژ بالا به ولتاژ مناسب برای انتقال از شبکه انتقال برق به شبکه توزیع استفاده میشود.
انواع ترانس برق
ترانس برق یکی از قطعات حیاتی شبکه برق است و به منظور تأمین برق با ولتاژ مناسب برای استفاده در دستگاههای مختلف، از انواع مختلفی تولید میشود. در ادامه به برخی از انواع ترانس برق اشاره میشود:
- ترانس برق قدرت: این نوع ترانس برق برای انتقال و توزیع برق با ولتاژ بالا (نسبتاً بیشتر از ۱ کیلو ولت) به ولتاژ کمتر (معمولاً ۲۴۰ ولت) استفاده میشود.
- ترانس برق توزیع: این نوع ترانس برق برای تأمین برق با ولتاژ کمتر برای استفاده در دستگاههای خانگی و صنعتی به کار میرود.
- ترانس برق محافظ: این نوع ترانس برق برای حفاظت از سیستمهای برقی در مقابل مشکلاتی مانند جرقهزنی و نوسانات برق استفاده میشود.
- ترانس برق ایزوله: این نوع ترانس برق برای جداسازی یک سیستم برقی از دیگر سیستمهای برقی به کار میرود.
- ترانس برق مربع: این نوع ترانس برق برای انتقال اطلاعات بین دو سیستم برقی با ولتاژهای مختلف استفاده میشود.
- ترانس برق کمتوان: این نوع ترانس برق برای تأمین برق با ولتاژ کمتر به دستگاههایی مانند روشنایی خیابان، علائم راهنمایی و رانندگی، تهویه مطبوع و سیستمهای آیفون به کار میرود.
- ترانس برق تکفاز: این نوع ترانس برق برای تأمین برق با ولتاژ یک فاز به دستگاههای مختلف استفاده می شود.
ترانس برق قدرت
ترانس برق قدرت یکی از اصلیترین و حیاتیترین قطعات در سیستم برق است.
این ترانسها برای تغییر سطح ولتاژ از ولتاژ بالا (بیشتر از ۱ کیلو ولت) به ولتاژ کمتر (معمولاً ۲۴۰ ولت) بکار میروند. در ادامه به برخی از موارد کاربردی ترانس برق قدرت اشاره خواهیم کرد:
- انتقال برق: ترانس برق قدرت برای انتقال برق از نیروگاهها و مراکز تولید به شهرها و صنایع استفاده میشود. این ترانسها از ولتاژ بالایی که در نیروگاهها تولید میشود، برای انتقال به مصرفکنندگان با ولتاژ کمتر استفاده میشود.
- توزیع برق: ترانس برق قدرت برای توزیع برق در سیستمهای توزیع استفاده میشود. این ترانسها ولتاژ بالایی را از سیستم انتقال برق دریافت کرده و آن را به ولتاژ کمتری برای استفاده در صنایع و خانهها تبدیل میکنند.
- استفاده در محلهای بزرگ: ترانس برق قدرت در محلهایی مانند نیروگاهها، فضای باز، ایستگاههای انتقال برق و صنایع بزرگ به کار میرود.
- حفاظت از شبکه برق: این ترانسها به عنوان محافظ شبکه برق نیز به کار میروند. در صورت وقوع نوسانات برق یا جرقهزنی در شبکه برق، ترانس برق قدرت مسئول جداسازی قسمتهایی از شبکه برق میشود که ممکن است در معرض خطر باشند.
ترانس برق توزیع
ترانس برق توزیع یکی از اجزای مهم شبکهی توزیع برق است. ترانسهای برق توزیع با استفاده از اصول ترانسفورماتورها، برای تغییر ولتاژ و انتقال برق با حداقل اتلاف، در شبکهی توزیع برق استفاده میشوند.
ترانس برق توزیع به دو نوع تک فاز و سه فاز تقسیم میشوند. ترانسهای تک فاز، برای تامین برق به خانوادهها و ساختمانهای کوچک و تجاری، استفاده میشوند. ترانسهای سه فاز برای توزیع برق به صنایع و ساختمانهای بزرگ استفاده میشوند.
ترانسهای برق توزیع، به دو نوع خشک و روغنی تقسیم میشوند.
ترانسهای خشک، برای کاربردهای کوچک و ساختمانهای کوچک، استفاده میشوند. این ترانسها معمولاً با اسکلتهای فلزی ساخته شدهاند و دارای یک فضای خشک هستند.
ترانسهای روغنی به دو نوع روغن دوست و روغن محیط دوست تقسیم میشوند.
ترانسهای روغن دوست برای استفاده در محیطهای مرطوب یا قرارگیری در فضاهای بسته و ترانسهای روغن محیط دوست برای استفاده در فضاهای باز و در شرایط سخت استفاده میشوند.
ترانس برق توزیع با انتخاب ولتاژ مناسب و محاسبهی توان مورد نیاز، برای توزیع برق با حداکثر کارایی استفاده میشود. این ترانسها با توجه به نوع ولتاژ و جریان ورودی و خروجی، انتخاب و تعیین میشوند.
ترانس برق محافظ
ترانسهای برق محافظ یا به عبارت دقیقتر “ترانسهای حفاظت”، بخشی اساسی از سیستمهای برقی هستند که برای حفاظت از سایر تجهیزات برقی در شبکههای قدرت استفاده میشوند.
هدف از استفاده از این ترانسها، جلوگیری از آسیب دیدن احتمالی به تجهیزات و کاهش خسارتهای احتمالی در صورت وقوع خطا است.
ترانسهای برق محافظ از چندین بخش تشکیل شدهاند، از جمله سیستم کنترلی، سیستم حفاظتی، سیستم خنک کننده و ترانسهای جداکننده. این ترانسها میتوانند در سیستمهای برقی با ولتاژهای مختلف از جمله ۱۱ کیلوولت تا ۷۶۵ کیلوولت استفاده شوند.
ترانسهای برق محافظ معمولاً در سیستمهای برقی از نوع فشار قوی استفاده میشوند، به منظور جلوگیری از آسیب دیدن سایر تجهیزات برقی و کاهش خطرات احتمالی به سلامتی افراد و محیط زیست.
ترانسهای برق محافظ به دو نوع پایدار و نوسانی تقسیم میشوند. ترانسهای برق محافظ پایدار، به منظور محافظت از تجهیزات برقی در برابر افزایش ولتاژهای برق و جریانهای ناهماهنگ استفاده میشوند، در حالی که ترانسهای برق محافظ نوسانی، به منظور محافظت از تجهیزات برقی در برابر نوسانات ولتاژ و جریان در شبکههای برقی استفاده میشوند.
ترانس برق ایزوله
ترانس برق ایزوله (Isolation transformer) یک نوع ترانس برق است که برای جداسازی مدارهای الکتریکی از یکدیگر یا برای حفاظت از تجهیزات الکتریکی در برابر نوسانات برق استفاده میشود.
این ترانس برق، با ایجاد جداسازی بین خط برق و دستگاههای الکتریکی که به آن وصل شدهاند، از خطر شوک الکتریکی و تلفات ناشی از نوسانات و بارهای ناپایدار برق جلوگیری میکند.
این ترانس برق از دو ولتاژ ورودی و خروجی مستقل تشکیل شده است. ولتاژ خروجی این ترانس برابر ولتاژ ورودی آن است، اما این ترانس برق قادر به ایجاد جداسازی گالوانیکی بین خطوط ورودی و خروجی است، به طوری که هیچ اتصال مستقیمی بین این دو خط وجود ندارد.
ترانس برق ایزوله در برابر نوسانات برق، شوکهای الکتریکی و نویزهای الکترومغناطیسی حفاظت میکند. همچنین، این ترانس برق به عنوان یک ولتاژ استپ آپ (Step-up) یا استپ دان (Step-down) در برخی موارد مورد استفاده قرار میگیرد.
برای مثال، در برخی سیستمهای کامپیوتری، ترانس برق ایزوله به عنوان یک ولتاژ استپ دان برای کاهش ولتاژ ورودی به ولتاژ مطلوب سیستم مورد استفاده قرار میگیرد.
این ترانس برق در برخی کاربردهای خاص نیز به کار میرود، مانند در بخشهایی از صنایع الکترونیکی، پزشکی، ارتباطات، آزمایشگاهها و غیره.
ترانس برق مربع
ترانس برق مربع، یا به عبارت دیگر ترانس فرکانس بالا، یکی از انواع ترانسهای برق است که در بسیاری از سیستمهای الکتریکی به کار میروند.
این ترانسها در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی، تجهیزات و دستگاههای برقی کاربرد دارند.
ترانس برق مربع به دلیل ویژگیهایی که دارد، برای تبدیل برق با فرکانس بالا به برق با فرکانس پایین استفاده میشود.
این ترانسها معمولاً در سیستمهای صوتی، تصویری، مبدلهای DC به AC و بالعکس، مبدلهای خطی و غیره به کار میروند.
ترانس برق مربع در برابر اثرات انفجار و انتشار نویز، حفاظت خوبی دارد و میتواند در بیشتر محیطها کاربرد داشته باشد.
این ترانسها به دلیل ساختار آنها که برای جریانهای با فرکانس بالا طراحی شدهاند، از جریانهای پالسی نیز به خوبی پشتیبانی میکنند.
ترانس برق مربع دارای چندین ورودی و خروجی است و با توجه به نیاز میتواند به عنوان ترانسهای تفریحی، ترانسهای توان، ترانسهای ایزولاسیون و غیره به کار رود.
این ترانسها در برخی موارد به دلیل توان بالا و ولتاژهای بالا، به صورت دستی تولید و تنظیم میشوند.
در نهایت، ترانس برق مربع با توجه به ویژگیهای خود، به عنوان یکی از ترانسهای پرکاربرد در صنعت الکترونیک و الکتریک به شمار میآید و در بسیاری از کاربردهای خود، نقش بسیار مهمی دارد.
ترانس برق کم توان
ترانس برق کم توان (Low voltage transformer) یکی از انواع ترانسهای برق است که برای کاربردهای خاصی طراحی شده است.
این نوع ترانس برق در کاربردهایی که نیاز به تغییر ولتاژ کمتری از یک ولتاژ اولیه دارند مورد استفاده قرار میگیرد.
ترانس برق کم توان برای انتقال برق در فاصلههای کوتاه مناسب است. این نوع ترانس برق در مصارف صنعتی، تجاری و خانگی بکار میرود.
یکی از کاربردهای اصلی ترانس برق کم توان در صنعت برق قدرت، استفاده در منابع تغذیه برای تأمین برق به مدارهای الکترونیکی کم توان است.
ترانس برق کم توان در کاربردهای صنعتی، مانند تأمین برق برای چرخههای پمپاژ، تأمین برق برای موتورها و دستگاههای کوچک و نیازمند توان کم مورد استفاده قرار میگیرد.
ترانس برق کم توان به دلیل ساختار کوچک و طراحی خاص، از سایر نوع ترانس برق متفاوت است.
این نوع ترانس برق با اینکه کوچکتر از سایر نوع ترانسهای برق است، اما با استفاده از مواد با کیفیت بالا، قابلیت تحمل بار بالا و دمای بالا را دارد.
همچنین ترانس برق کم توان میتواند ولتاژهای مختلفی را تحمل کند و با استفاده از ولتاژهای ورودی مختلف، ولتاژ خروجی متناسب با نیاز دستگاههای مختلف را تولید کند.
ترانس برق کم فاز
ترانسهای برق کمفاز، انواعی از ترانسهای برق هستند که در آنها تعدادی فاز برای انتقال بار استفاده میشود.
این ترانسها برای کاربردهای مختلفی از جمله در سیستمهای توزیع برق و استفاده در مناطق کوهستانی و نواحی دور از شبکههای برق اصلی، مورد استفاده قرار میگیرند.
ترانسهای برق کمفاز در مقایسه با ترانسهای سهفاز، تنها دو فاز را برای انتقال بار استفاده میکنند و این موضوع باعث کاهش هزینه و سادگی در طراحی و ساخت ترانسهای برق کمفاز میشود.
به دلیل استفاده از تنها دو فاز در این ترانسها، محدودیتهایی در انتقال بار وجود دارد و بارهای سهفاز برای استفاده از این ترانسها باید با استفاده از دستگاههای تبدیل فاز به فاز به بار کمفاز تبدیل شوند.
ترانسهای برق کمفاز در اندازهها و قدرتهای مختلفی در دسترس هستند و میتوانند برای انتقال بارهای کوچک تا متوسط مورد استفاده قرار گیرند.
علاوه بر این، در مقایسه با ترانسهای سهفاز، این ترانسها به عنوان یک گزینه اقتصادیتر برای مناطقی با بار کمتر و کوچکتر هستند.
از دیگر کاربردهای ترانسهای برق کمفاز میتوان به استفاده آنها در دستگاههای الکترونیکی و مخابراتی اشاره کرد.
