ترانسفورماتورها مستقیماً از تولید کننده

ترانسفورماتورها ، همچنین به عنوان ترانسفورماتور یا مبدل ولتاژ شناخته می شوند ، دستگاه های الکتریکی هستند که اطمینان حاصل می کنند ولتاژ متناوب یا جریان متناوب از یک سطح ولتاژ به سطح ولتاژ دیگر تبدیل می شوند. یک ترانسفورماتور با القایی الکترومغناطیسی کار می کند و نقش اصلی در منبع تغذیه ایفا می کند.

1. تبدیل ولتاژ
   • ترانسفورماتورها ولتاژ بالا مورد استفاده برای انتقال انرژی الکتریکی را به ولتاژ پایین تر تبدیل می کنند که برای استفاده در خانه ها و مشاغل ایمن است. این آنها را برای شبکه برق ضروری می کند.
2. عای
   • ترانسفورماتورها همچنین برای عایق سیستم های الکتریکی خدمت می کنند که ایمنی را افزایش می دهد. آنها از گسترش خطا یا خطاها از یک بخش از سیستم به بخش های دیگر جلوگیری می کنند.
3. توزیع برق
   • ترانسفورماتورهای ولتاژ با به حداقل رساندن تلفات انرژی، توزیع کارآمد انرژی الکتریکی را در مسافت های طولانی امکان پذیر می کنند. بدون ترانسفورماتورها، منبع تغذیه قابل اعتماد امکان پذیر نخواهد بود.
4. انتقال
   • در فناوری ارتباطات، ترانسفورماتورها برای تنظیم سطح سیگنال و جداسازی مسیرهای سیگنال استفاده می شوند.

ترانسفورماتور، که اغلب به عنوان ترانسفورماتور، ترانسفورماتور جریان یا مبدل برق نیز گفته می شود، برای اطمینان از استفاده ایمن و کارآمد از انرژی الکتریکی بسیار مهم است.

یک ترانسفورماتور از چندین مؤلفه اساسی تشکیل شده است که با هم کار می کنند تا تبدیل انرژی الکتریکی از یک سطح ولتاژ به سطح دیگر را امکان پذیر کند. در اینجا توضیح ساده ای از نحوه کار اجزای ترانسفورماتور و نحوه عملکرد آن وجود دارد.

1. سیم پیچ اولیه
   • سیم پیچ اولیه یک سیم پیچ از سیم است که به ولتاژ AC ورودی متصل است. هنگامی که جریان متناوب از طریق سیم پیچ اولیه جریان می یابد، یک میدان مغناطیسی در حال تغییر ایجاد می کند.
2. هسته
   • هسته معمولاً از مواد فرومغناطیسی (مانند آهن) ساخته می شود که خطوط شار مغناطیسی را متمرکز و هدایت می کند. هسته میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ اولیه را تقویت می کند و اطمینان می دهد که میدان مغناطیسی به طور موثر به سیم پیچ های ثانویه منتقل می شود.
3. سیم پیچ ثانویه
   • سیم پیچ ثانویه سیم پیچ دیگری از سیم است که میدان مغناطیسی را که توسط هسته انجام می شود دریافت می کند. القایی الکترومغناطیسی ولتاژ را در سیم پیچ ثانویه ایجاد می کند که به سطح ولتاژ اصلی بستگی دارد. بسته به چند چرخش سیم پیچ ثانویه در مقایسه با سیم پیچ اولیه دارد، ولتاژ می تواند افزایش یابد (ترانسفورماتور پله بالا) یا کاهش یابد (ترانسفورماتور پله پایین).
4. چگونه کار می کند
   • اتصال مغناطیسی: هنگامی که سیم پیچ اولیه با جریان متناوب تامین می شود، یک میدان مغناطیسی در حال تغییر ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی از طریق هسته عبور می کند و به سیم پیچ ثانویه می رسد.
   • القایی: میدان مغناطیسی در حال تغییر ولتاژ را در سیم پیچ ثانویه ایجاد می کند. این ولتاژ متناسب با تعداد چرخش های سیم پیچ ثانویه و سیم پیچ اولیه است. اگر سیم پیچ ثانویه چرخش بیشتری نسبت به سیم پیچ اولیه داشته باشد، ولتاژ خروجی بالاتر خواهد بود (مرحله بالا). اگر چرخش کمتری داشته باشد، ولتاژ پایین تر خواهد بود (پله پایین).
   • انتقال انرژی: انرژی الکتریکی از طرف اولیه به طرف ثانویه بدون وجود اتصال الکتریکی مستقیم بین دو طرف منتقل می شود. این امکان تبدیل ولتاژ را می دهد و در عین حال عایق بین دو مدار را تضمین می کند.
5. همکاری بین مؤلفه ها
   • سیم پیچ اولیه میدان مغناطیسی را تولید می کند.
   • هسته این میدان مغناطیسی را به سیم پیچ ثانویه منتقل می کند.
   • سیم پیچ ثانویه میدان مغناطیسی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، اما با ولتاژ متفاوت بسته به تعداد سیم پیچ ها.

این همکاری بین اجزای به ترانسفورماتور امکان می دهد تا ولتاژ AC را به طور کارآمد تبدیل کند و آن را به یک مؤلفه ضروری در شبکه های برق و دستگاه های الکترونیکی تبدیل کند.

انواع مختلفی از ترانسفورماتورها وجود دارد که بسته به برنامه و الزامات استفاده می شوند. در اینجا برخی از رایج ترین انواع ترانسفورماتورها آورده شده است:

1. ترانسفورماتور قدرت
   • این ترانسفورماتورها در سیستم های انتقال و توزیع برق برای کاهش ولتاژ خطوط ولتاژ بالا به ولتاژ پایین مناسب برای مصرف استفاده می شوند. آنها در نیروگاهها، پستهای فرعی و در نقاط مختلف شبکه برق استفاده می شوند.
2. ترانسفورماتور توزیع
   • این ترانسفورماتورها برای کاهش ولتاژ خطوط برق به سطحی مناسب برای مصرف در ساختمانها یا کارخانه های صنعتی استفاده می شوند. آنها در سیستم های توزیع برای تأمین برق به خانهها، دفاتر و کارخانه های صنعتی استفاده می شوند.
3. ترانسفورماتور
   • این ترانسفورماتورها در مدارهای الکترونیکی برای افزایش یا کاهش ولتاژ استفاده می شوند. آنها در دستگاههایی مانند رایانه، تلویزیون، تقویت کننده صوتی و سایر دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند.
4. ترانسفورماتور جدا کننده
   • این ترانسفورماتورها برای جدا کردن انتقال انرژی بین دو سیستم الکتریکی و تغییر ولتاژ در همان زمان استفاده می شوند. آنها در کاربردهای صنعتی، انزوا و ایمنی استفاده می شوند.
5. ترانسفورماتورهای خودکار
   • این ترانسفورماتورها دارای یک سیم پیچ واحد هستند که هم به عنوان سیم پیچ اولیه و هم ثانویه عمل می کنند. آنها برای افزایش یا کاهش ولتاژ استفاده می شوند و در دستگاههایی مانند تنظیم کننده ولتاژ ، لامپ ها و موتورهای برقی استفاده می شوند.
6. ترانسفورماتور خفه
   • این ترانسفورماتورها برای محدود کردن و کنترل جریان جریان در مدارها استفاده می شوند. آنها در مدارهای الکترونیکی، به ویژه در اینورترها، یکسو کننده ها و اینورترها استفاده می شوند.

اینها فقط چند نمونه از انواع مختلف ترانسفورماتورها و کاربردهای آنها هستند. با این حال ، بسیاری از ترانسفورماتورهای تخصصی دیگر برای کاربردهای خاص مانند ترانسفورماتورهای اندازه گیری و ابزار، ترانسفورماتورهای پالس ، ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا و غیره وجود دارد.

ترانسفورماتورها معمولاً در چندین مرحله تولید می شوند. در اینجا توضیحات کلی از فرآیند تولید وجود دارد:

1. سیم پیچ کویل ها
   • ابتدا سیم های مس در اطراف هسته پیچیده می شوند تا کویل های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور ساخته شوند. هسته می تواند از مواد مختلفی مانند آهن، فریت یا سایر مواد مغناطیسی ساخته شود.
2. عای
   • برای جلوگیری از اتصال کوتاه، کویل ها با مواد عایق مانند کاغذ، فیلم پلاستیکی یا سیم مینای پیچیده می شوند.
3. نصب کردن
   • کویل های زخم روی هسته نصب می شوند و با استفاده از پیچ ها یا سایر عناصر اتصال در محل ثابت می شوند. این مرحله همچنین می تواند شامل مونتاژ سایر اجزای مانند سینک حرارتی یا محفظه باشد.
4. آزمایش و کنترل کیفیت
   • پس از مونتاژ ، ترانسفورماتور برای بررسی خواص الکتریکی آنها و اطمینان از رعایت استانداردهای مورد نیاز تحت آزمایشات مختلف قرار می گیرد.

مواد مورد استفاده در ساخت ترانسفورماتورها بسته به کاربرد و الزامات خاص متفاوت است. در اینجا برخی از مواد متداول وجود دارد:

1. مواد اصلی
   • آهن یا فولاد به دلیل خواص مغناطیسی آنها رایج ترین مواد هسته ترانسفورماتور هستند. هسته های فریت اغلب در منبع تغذیه با فرکانس بالا یا سوئیچینگ استفاده می شوند.
2. سیم پیچ
   • در اکثر ترانسفورماتورها، سیم مس به دلیل هدایت خوب و مقاومت در برابر حرارت برای کویل ها استفاده می شود. انواع سیم پیچ مخصوص مانند سیم رشته ای نیز می تواند برای کاربردهای با فرکانس بالا استفاده شود.
3. مواد عایق
   • برای عایق کردن کویل ها و جلوگیری از اتصال کوتاه از مواد عایق مانند کاغذ ، فیلم پلاستیکی ، سیم مینای یا لاک های عایق استفاده می شود. انتخاب مواد عایق بستگی به الزامات مقاومت دی الکتریک ، مقاومت در برابر حرارت و سایر عوامل دارد.
4. مواد مسکن
   • بسته به الزامات استحکام مکانیکی ، محافظت در برابر تأثیرات محیطی و اتلاف گرما ، محفظه ترانسفورماتور می تواند از مواد مختلفی مانند فلز ، پلاستیک یا ترکیبی از هر دو ساخته شود.

توجه داشته باشید که مواد دقیق ترانسفورماتورها بسته به کاربرد و صنعت می توانند متفاوت باشند.

ترانسفورماتورها نقش مهمی در تبدیل و انتقال انرژی دارند. آنها برای افزایش یا کاهش ولتاژ و در نتیجه بهبود بهره وری انرژی در انتقال نیرو استفاده می شوند.

هنگام انتقال برق در مسافت های طولانی ، افزایش ولتاژ مؤثرتر است زیرا جریان را کاهش می دهد. ترانسفورماتور برای به حداقل رساندن جریان و کاهش اتلاف انرژی در هنگام انتقال ، ولتاژ را به سطح خط ولتاژ بالا افزایش می دهد.

هنگامی که برق در مناطق مسکونی و تجاری توزیع می شود ، ولتاژ دوباره کاهش می یابد ، که می تواند با خیال راحت و کارآمد در خانه ها و مشاغل مورد استفاده قرار گیرد. اینجاست که پستها از ترانسفورماتورها استفاده می کنند.

ترانسفورماتور از سیم پیچ هایی تشکیل شده است که محکم به هم وصل می شوند. القای مغناطیسی انرژی را از یک سیم پیچ به سیم دیگر منتقل می کند و ولتاژ را بر این اساس تبدیل می کند. بنابراین ، ترانسفورماتورها نقش اساسی در تبدیل و انتقال انرژی الکتریکی دارند.

فناوری مدل ترانسفورماتور عنصر اصلی انتقال و توزیع انرژی الکتریکی است. تحولات و روندهای مختلفی در سالهای آینده پیش بینی می شود:

1بهبود بهره وری: پیش بینی می شود راندمان ترانسفورماتور بیشتر شود تا اتلاف انرژی در هنگام انتقال به حداقل برسد. مواد جدید و روش های ساخت و ساز می توانند به افزایش کارآیی کمک کنند.

2شبکه هوشمند: ادغام روزافزون انرژی تجدید پذیر به شبکه هوشمند نیاز دارد تا بتواند به انتقال و توزیع کارآمد دست یابد. ترانسفورماتورها با تنظیم ولتاژ و کنترل جریان ، نقش مهمی در ادغام این منابع انرژی تجدید پذیر ایفا می کنند.

3ترانسفورماتورهای جمع و جور: در مناطق شهری ، فضا اغلب یک عامل محدود کننده است. بنابراین پیش بینی می شود ترانسفورماتورهای جمع و جور و صرفه جویی در فضا برای کاهش نیاز فضا و افزایش انعطاف پذیری قرارگیری ایجاد شود.

4ترانسفورماتور هوشمند: با ادغام سنسورها و فناوری ارتباطات ، ترانسفورماتور را می توان در زمان واقعی کنترل و کنترل کرد. این به تشخیص بهتر مشکلات ، جلوگیری از نگهداری و بهینه سازی عملکرد کمک می کند.

5بهبود عایق: عایق ترانسفورماتور نقش مهمی در ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم دارد. پیش بینی می شود توسعه مواد و فن آوری های عایق پیشرفته باعث بهبود عملکرد و عمر ترانسفورماتورها شود.

6کاهش وزن: ترانسفورماتورها معمولاً سنگین هستند که می تواند حمل و نقل و نصب را دشوار کند. با استفاده از مواد سبک تر و تکنیک های پیشرفته ساخت و ساز ، می توان وزن ترانسفورماتورها را کاهش داد و کارکرد آنها را آسان تر کرد.

7ترانسفورماتورهای الکترونیکی: ترانسفورماتورهای سنتی مبتنی بر القای الکترومغناطیسی هستند. انتظار می رود ترانسفورماتورهای الکترونیکی با استفاده از دستگاه های نیمه هادی برای کنترل ولتاژ و جریان ، اهمیت بیشتری پیدا کنند. این ترانسفورماتورها ممکن است فشرده تر ، کارآمدتر و دقیق تر از ترانسفورماتورهای سنتی باشند.

این تحولات و روندها به بهبود بهره وری ، قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری فناوری مدل ترانسفورماتور و دستیابی به انتقال و توزیع انرژی پایدار کمک می کند.

ترانسفورماتورتولیدکنندگان در سراسر جهان عمدتاً به iec 60076 و ieee c57 پایبند هستند. این استانداردها طراحی ، هماهنگی عایق ، افزایش دما ، رویه های آزمایش و مقاومت در برابر اتصال کوتاه را تعریف می کنند.

علاوه بر این، مشخصات منطقه ای مانند en 50588 برای کلاس های ضرر اعمال می شود. تفاوت های فنی در انواع خنک کننده ، تغییر شیر و توالی های آزمایش ایجاد می شود.

ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا به سیستم‌های عایق‌بندی درجه‌بندی‌شده مطابق با IEC 60071 با سطوح عایق پایه (BIL) بین ۷۵ کیلوولت تا ۱۵۵۰ کیلوولت، بسته به ولتاژ نامی، نیاز دارند. از عایق‌های روغنی-کاغذی، گاز SF₆ یا عایق جامد با فاصله‌های مشخص خزشی و هوایی استفاده می‌شود.

کنترل ولتاژهای گذرای اضافی ناشی از عملیات سوئیچینگ یا صاعقه امری حیاتی است. هماهنگی عایق، ولتاژهای اضافی با توزیع آماری را در نظر می‌گیرد و سطوح حفاظتی را با استفاده از صاعقه‌گیرها تعیین می‌کند. اندازه‌گیری‌های تخلیه جزئی مطابق با استاندارد IEC 60270 کیفیت عایق را تأیید می‌کنند، به‌طوری‌که در ولتاژ کاری، مقادیر آستانه‌ای کمتر از 10 pC اعمال می‌شود.

تبدیل انرژی در ترانسفورماتور بر پایهٔ کوپلینگ الکتروداینامیکی از طریق یک میدان مغناطیسی متناوب است، که در آن انرژی الکتریکی در سمت اولیه به چگالی جریان مغناطیسی $B$ تبدیل می‌شود و در سمت ثانویه دوباره به انرژی الکتریکی بازمی‌گردد. برای به حداقل رساندن اتلافات آهن، از ورق‌های فولادی الکتریکی با نفوذپذیری بالا و جهت‌دار دانه استفاده می‌شود که اتلافات ناشی از جریان‌های گردان را در فرکانس‌های بالا کاهش داده و به لطف پوشش عایق خود، هیسترزیس مغناطیسی را بهینه‌سازی می‌کنند.

علاوه بر این، اتلافات اهمی در سیم‌پیچی مسی و القاهای stray (حلقه‌های فرعی) بازده انتقال انرژی را محدود می‌کنند. از طریق هندسهٔ دقیق سیم‌پیچی و در نظر گرفتن اثرات پوستی و نزدیکی، مهندسان اطمینان حاصل می‌کنند که نسبت کوپلینگ به حداکثر برسد تا تبدیل ولتاژ پایدار و حداقل اتلاف حرارتی حتی در شرایط بار گذرا تضمین شود.

در سیم‌پیچی ترانسفورماتور ، ایندکتانس سرگردان به‌طور مستقیم با آرایش هندسی سیم‌پیچی‌ها و فاصله بین سیم‌پیچی‌های اولیه و ثانویه مرتبط است. توزیع نامنظم سیم یا سیم‌پیچی شل، خطوط میدان مغناطیسی‌ای ایجاد می‌کند که دو سیم‌پیچی را به یکدیگر متصل نمی‌کنند، که این امر بازده را کاهش داده و در هنگام تغییرات بار، تنظیم ولتاژ را به‌طور منفی تحت تأثیر قرار می‌دهد.

برای به حداقل رساندن این اثرات پارازیتی، مهندسان اغلب از تکنیک سیم‌پیچی ساندویچی (درهم‌تنیدگی) استفاده می‌کنند که در آن سیم‌پیچ‌ها به چندین لایه تقسیم شده و به صورت درهم تنیده می‌شوند. این روش ضخامت مؤثر فضای سیم‌پیچی را کاهش داده و میدان کوپلینگ مغناطیسی را بهینه‌سازی می‌کند و در نتیجه، هم القای پارازیتی و هم ظرفیت‌های سیم‌پیچی را برای کاربردهای فرکانس بالا به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

آنها عمدتاً در مواردی استفاده می‌شوند که مقادیر زیادی توان الکتریکی باید از فواصل طولانی منتقل شود یا برای فرآیندهای صنعتی ولتاژ بالا تأمین گردد. ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا در پست‌های برق برای تبدیل ولتاژ ژنراتور از نیروگاه‌ها به حداکثر سطح ولتاژ (تا ۳۸۰ کیلوولت) استفاده می‌شوند که جریان خط را کاهش داده و در نتیجه تلفات انتقال اهمی ($P = I^2 \cdot R$) را در شبکه برق به حداقل می‌رساند.

علاوه بر این، آنها در صنایع سنگین برای بهره‌برداری از کوره قوسی الکتریکی و در فناوری پزشکی برای شتاب‌دهنده‌های ذره‌ای و سیستم‌های اشعه ایکس ضروری هستند. در این حوزه‌ها، ترانسفورماتورها باید الزامات بسیار سختگیرانه‌ای را از نظر استحکام عایق و مدیریت حرارتی برآورده کنند، که اغلب مستلزم استفاده از روغن‌های عایق‌کننده ویژه یا رزین‌های ریخته‌گری برای تضمین ایمنی دی‌الکتریک و دفع کارآمد گرما تحت بار مداوم است.

هنگام سیم‌پیچی ترانسفورماتور، عایق‌بندی بین لایه‌ها و سیم‌پیچ‌ها برای جلوگیری از تخلیه‌های جزئی و اتصال کوتاه سیم‌پیچ‌ها در شیب‌های بالای میدان مغناطیسی بسیار حیاتی است. مهندسان باید کلاس عایق‌بندی (مثلاً کلاس F یا H) را با بار حرارتی مداوم مطابقت دهند و از موادی مانند فیلم‌های پلی‌آمید یا کاغذهای مقوای تقویت‌شده استفاده کنند. این موانع فاصله خزشی و فاصله‌ی هوایی مورد نیاز را مطابق با DIN EN 61558 تضمین می‌کنند، به‌ویژه برای ترانسفورماتورهای فرکانس بالا با بارهای گذرای بالا.

علاوه بر این، فناوری آغشته‌سازی یا ریخته‌گری در خلأ نقش محوری در از بین بردن حباب‌های هوا در داخل سیم‌پیچ ایفا می‌کند که مقاومت کرونا را کاهش می‌دهد. ترکیب عایق سیم لعاب‌دار و عایق حفاظتی اضافی، یکپارچگی دی‌الکتریک سیستم را مشخص می‌کند. بنابراین، طراحی دقیق عایق سیم‌پیچ ترانسفورماتور با در نظر گرفتن ضریب پرشدن، برای تضمین دائمی ولتاژ آزمایش مورد نیاز بین مدارهای اولیه و ثانویه بدون گلوگاه‌های حرارتی (نقطه‌های داغ) ضروری است.

مثال‌هایی از ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا شامل ترانسفورماتورهای اشعه ایکس (۵۰–۱۵۰ کیلوولت)، ترانسفورماتورهای جرقه (۲–۱۵ کیلوولت)، ترانسفورماتورهای آزمایشی (تا ۵۰۰ کیلوولت) و ترانسفورماتورهای مایکروویو (۲–۴ کیلوولت) هستند. آن‌ها از نظر بنیادی با انواع ولتاژ پایین متفاوت‌اند.

در حالی که ترانسفورماتورهای کوچک، اقتصادی، جداسازی، ایمنی و تورییدی در محدوده کمتر از ۱ کیلوولت کار می‌کنند، ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا بیش از ۱ کیلوولت تولید می‌کنند. ویژگی‌های خاص: نیازهای شدید عایق‌بندی (روغن، SF₆، خلأ)، حفاظت در برابر کرونا، مقاومت در برابر فلاش‌اور. نسبت تبدیل اغلب ۱:۱۰۰ تا ۱:۱۰۰۰ است، به جای ۱:۱ تا ۱:۱۰.

ROTIMA یک تولیدکنندهٔ سنتی سوئیسی ترانسفورماتورهای قدرت یا عملکرد بالا نیست، بلکه تأمین‌کنندهٔ ترانسفورماتورهای سفارشی و قطعات القایی برای کاربردهای الکترونیکی و صنعتی است.

در سوئیس، ROTIMA به‌عنوان شریک توسعه، تولید و توزیع راه‌حل‌های تخصصی ترانسفورماتور در سری‌های کوچک و متوسط ایفا می‌کند و بدین ترتیب تولیدکنندگان سنتی را در حوزه الکترونیک قدرت تکمیل می‌نماید.

شرکت ROTIMA به مهندسان در سوئیس دسترسی به ترانسفورماتورهای سفارشی را فراهم می‌کند که برای سیستم‌های کنترل صنعتی، الکترونیک قدرت و اتوماسیون بهینه‌سازی شده‌اند. این ترانسفورماتورها از تولیدکنندگان متخصص تأمین شده و از نظر پارامترهای الکتریکی، دما و نیازهای بار آزمایش می‌شوند.


علاوه بر این، ROTIMA مشاوره فنی ارائه می‌دهد، طرح‌ها و گزینه‌های مناسب را انتخاب کرده و آن‌ها را در سیستم‌های موجود یکپارچه می‌سازد. بدین ترتیب، این شرکت به‌عنوان پیوندی میان فناوری سازنده و کاربرد عملی برای پروژه‌های صنعتی پرتقاضا عمل می‌کند.