ترانسفورماتورهای برق صنعتی یا به اصطلاح رایج “ترانس” تجهیزات حیاتی در سیستم های انتقال و توزیع برق هستند که برای تبدیل ولتاژهای مختلف برق استفاده می شوند. این دستگاه ها می توانند برق با ولتاژ بالا را به ولتاژهای پایین تر تبدیل کنند و بالعکس بدون اینکه تغییری در فرکانس ایجاد شود. اصول عملکرد ترانسفورماتورها بر اساس قوانین الکترومغناطیسی و قانون القای فاراده است که در ادامه با جزئیات بیشتری به آن ها خواهیم پرداخت.
عملکرد ترانس برق صنعتی
ترانس برق صنعتی بر اساس اصل القاء الکترومغناطیسی کار می کند. زمانی که یک جریان الکتریکی از سیم پیچ اولیه عبور می کند یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که به سیم پیچ ثانویه القا می شود. این القای میدان مغناطیسی باعث انتقال انرژی الکتریکی از سیم پیچ اولیه به سیم پیچ ثانویه می شود. از آنجایی که تعداد دورهای سیم پیچ اولیه و ثانویه متفاوت است ترانس می تواند ولتاژ را بالا یا پایین کند.
فرمول اساسی ترانسفورماتور
فرمول تبدیل ولتاژ در ترانسفورماتورها به شکل زیر بیان می شود : V۱/V۲=N۱/N۲V_۱ / V_۲ = N_۱ / N_۲V۱/V۲=N۱/N۲
که در آن :
- V۱V_۱V۱ و V۲V_۲V۲ به ترتیب ولتاژ ورودی و خروجی هستند.
- N۱N_۱N۱ و N۲N_۲N۲ به ترتیب تعداد دورهای سیم پیچ اولیه و ثانویه هستند.
این فرمول نشان می دهد که نسبت تعداد دورهای سیم پیچ ها تعیین کننده ی نسبت ولتاژ ورودی به خروجی است.
اجزای اصلی ترانس برق صنعتی
هر ترانس برق صنعتی شامل اجزای کلیدی زیر است :
- هسته ترانسفورماتور : هسته وظیفه ایجاد مسیر مناسب برای میدان مغناطیسی را بر عهده دارد و معمولاً از جنس فولاد سیلیکونی ساخته می شود تا تلفات انرژی به حداقل برسد.
- سیم پیچ های اولیه و ثانویه : این سیم پیچ ها وظیفه القای الکتریکی و تبدیل ولتاژ را بر عهده دارند.
- عایق ها : برای جلوگیری از نشت جریان الکتریکی به سایر بخش ها و کاهش خطرات.
- محفظه : برای حفاظت از اجزا در برابر شرایط محیطی و مکانیکی.
کاربردهای صنعتی ترانسفورماتور
ترانسفورماتورها در انواع صنایع کاربرد دارند. برخی از مهم ترین آن ها عبارتند از :
- صنایع خودروسازی : ترانسفورماتورها در سیستم های شارژ و تامین انرژی برای خطوط تولید و ماشین آلات بزرگ استفاده می شوند.
- صنایع فولاد : این ترانسفورماتورها وظیفه تامین انرژی برای کوره های قوس الکتریکی که برای ذوب فلزات استفاده می شود را دارند.
- نیروگاه ها : در نیروگاه ها از ترانسفورماتورها برای افزایش ولتاژ خروجی ژنراتورها به سطوحی که برای انتقال از طریق خطوط برق مناسب است استفاده می شود.
انواع ترانسفورماتورهای برق صنعتی
ترانسفورماتورهای افزاینده
این نوع ترانسفورماتورها ولتاژ ورودی پایین را به ولتاژ خروجی بالاتر تبدیل می کنند و بیشتر در نیروگاه ها و سیستم های انتقال برق استفاده می شوند. به عنوان مثال برق تولید شده در نیروگاه ها برای انتقال به فواصل دور نیاز به ولتاژ بالا دارد تا تلفات انرژی به حداقل برسد.
ترانسفورماتورهای کاهنده
ترانسفورماتورهای کاهنده ولتاژ بالا را به سطوح قابل استفاده برای صنایع یا مصرف کنندگان تبدیل می کنند. مثلاً در صنایع فولاد و آلومینیوم این ترانسفورماتورها نقش مهمی در تامین ولتاژ مناسب برای ماشین آلات ایفا می کنند.
تکنولوژی های پیشرفته در ترانسفورماتورهای صنعتی
ترانسفورماتورها با گذشت زمان و پیشرفت فناوری بهینه تر و کم هزینه تر شده اند. یکی از تکنولوژی های پیشرفته در این حوزه استفاده از ترانسفورماتورهای خشک است. این نوع ترانسفورماتورها به جای استفاده از روغن برای خنک کردن از هوا یا مواد عایق مخصوص استفاده می کنند. ترانسفورماتورهای روغنی همچنان برای توان های بسیار بالا استفاده می شوند اما نوع خشک به دلیل ایمنی بیشتر و نیاز به نگهداری کمتر محبوبیت بیشتری در صنایع مختلف دارد.
برای خرید ایمن ترانس برق باید به مجموعه های معتبر مراجعه کرد و مجموعه توان آرا به عنوان نماینده رسمی شرکت ایران ترانسفو یکی از بهترین گزینه ها برای مشاوره گرفتن و خرید است.
تجربه شخصی من با خرید و استفاده از ترانس برق صنعتی
در پروژه ای که اخیراً در یک کارخانه فولادسازی داشتم نیاز به یک ترانسفورماتور با ولتاژ ۳۳/۱۱ کیلوولت برای تغذیه کوره های الکتریکی داشتیم. پس از تحقیقات و مشورت با تامین کنندگان مختلف یک ترانس خشک را انتخاب کردیم. مزیت اصلی این ترانسفورماتور نگهداری ساده و هزینه کمتر آن بود. از طرف دیگر به دلیل عدم نیاز به روغن نگرانی های مربوط به نشت روغن و آتش سوزی نیز حذف شد. این تصمیم باعث کاهش هزینه های نگهداری و افزایش بهره وری کلی سیستم شد.
جدول مقایسه ترانسفورماتورهای روغنی و خشک
|
ویژگی |
ترانسفورماتور روغنی |
ترانسفورماتور خشک |
|
نوع خنک کاری |
روغن |
هوا/عایق خشک |
|
هزینه نگهداری |
بالا |
پایین |
|
میزان ایمنی |
کمتر (خطر نشت و آتش سوزی) |
بیشتر (بدون نشت) |
|
کاربردها |
توان های بالا |
توان های متوسط |
نکات فنی مهم در انتخاب ترانسفورماتور صنعتی
- ظرفیت توان : انتخاب ظرفیت مناسب بر اساس نیازهای صنعتی بسیار مهم است. ترانسفورماتورهای بزرگتر نه تنها هزینه بیشتری دارند بلکه می توانند باعث اتلاف انرژی بیشتر شوند.
- تلفات انرژی : ترانسفورماتورها همواره تلفات انرژی دارند اما با استفاده از هسته های با کیفیت و مواد عایق بهتر می توان این تلفات را کاهش داد.
- نصب و نگهداری : هرچند ترانسفورماتورهای خشک هزینه نگهداری کمتری دارند اما برای توان های بالا نیاز به ترانسفورماتورهای روغنی است که به مراقبت های دقیق تری نیاز دارند.
نتیجه گیری
ترانسفورماتورها یکی از اجزای اصلی سیستم های انتقال و توزیع برق در صنایع مختلف هستند و انتخاب درست نوع و ظرفیت ترانسفورماتور می تواند تاثیر زیادی بر کارایی و بهره وری سیستم داشته باشد. استفاده از تکنولوژی های جدید مثل ترانسفورماتورهای خشک به دلیل مزایای ایمنی و کاهش هزینه های نگهداری رو به افزایش است.
پرسش و پاسخ های متداول
۱. آیا ترانسفورماتورهای خشک برای همه صنایع مناسب هستند؟
ترانسفورماتورهای خشک برای بسیاری از کاربردها مناسب هستند اما در مواردی که نیاز به توان های بسیار بالا باشد همچنان استفاده از ترانسفورماتورهای روغنی توصیه می شود.
۲. تلفات انرژی در ترانسفورماتورها چقدر است؟
تلفات انرژی ترانسفورماتورها معمولاً بین ۲ تا ۵ درصد است که به کیفیت هسته و نوع طراحی بستگی دارد.
۳. آیا نگهداری ترانسفورماتورها پیچیده است؟
ترانسفورماتورهای خشک نیاز به نگهداری کمتری دارند اما ترانسفورماتورهای روغنی به دلیل وجود روغن نیاز به بررسی های دوره ای دارند.
