ترانسفورماتور – ادبیات و مبانی نظری

تئوري مقدماتي ترانسفورماتور

هر گاه از داخل يك پيچك ( COIL  ) كه داراي N دور يا حلقه مي باشد فلوي مغناطيسي متغيري را عبور دهيم مطابق قانون فاراده در دو سر پيچك ولتاژي القاء مي شوند آن V تغيرات شار ( فلو ) متناسب و برابر است با:

در اين رابطه V بر حسب ولت و  ф  بر حسب و بر ( VEBER ) و t بر حسب ثانيه مي باشد .

توضيح اينكه اگر در داخل اين سيم پيچ يك هته آهني قرار دهيم چون فلوي مغناطيسي بهتر عبور خواهد كرد ، لذا ولتاژ بيشتري در دو سر كويل يا سيم پيچ القاء خواهد شد .

اساس كار ترانسفورماتور

آنچه در بالا گفته شد يعني نتيجه آزمايش فارده ، اساس كار ترانسفورماتورهاي را تشكيل مي دهد ، بدين صورت كه اگر دور يك هسته آهني مطابق شكل ( 1 ) دو سيم پيچ را از هم مجزا از هم و با تعداد دورهاي N1 را به اختلاف سطح يا ولتاژ متناوب V1 وصل كنيم در اثر اين ولتاژ يك ميدان مغناطيسي متناوب در هسته آهني به وجود مي آيد ، به طوريكه در دو سر سيم پيچها نيروي الكترو موتوري E1 و E2 القاء مي شود و مطابق آنچه كه گفته شد در يك ترانسفورماتور ايده آل خواهيم داشت :

.

كه به آن نسبت تبديل مي گويند .

همانطوريكه قبلا گفته قبلا شد اگر سيم پيچ اوليه را به ولتاژ متناوب وصل كنيم فاوئي كه از هسته عبور مي كند نيز متناوب خواهد بود . لذا خواهيم داشت :

توجه 1 : همانطوريكه از رابطه اخير نتيجه مي شود  ф max=Eeff/4.44 f.N

و چون Eepp ولتاژ فركانس مي باشد و حدودا ثابت هستند ، پس فلوي مغناطيسي كه از هسته عبور مي كند به تعداد دورهاي سيم پيچ N بستگي دارد .

حال اگر اوليه ترانسفورماتور به شبكه و ثانويه آن به مصرف كننده اي كه از آن جريان I2 عبور مي كند وصل شود ف قسمتي از جرين I1 كه از اوليه عبور مي كند صرف مغناطيس كردن هميشه هسته آهني مي شود آن را جريان مغناطيس كننده يا جريان بي باري مي نامند .

NO LOAD CURRENT OR MAGNETIZING CURRENT

ما بقي جريان I1 سبب خنثي كردن اثر مغناطيسي جريان عبوري از سيم پيچ دوم I2 مي شود . اگر از جريان مغناطيس كننده صرفنظر كنيم طبق اصل بقاي انرژي خواهيم داشت :

E1 . I1=E2 . I2

كه با توجه به روابط قبلي خواهيم داشت :

E1 / E2 = N1 / N2 = I2 /  I1

توجه 2 : معمولا سيم پيچي كه به منبع توليد برق ( نيروگاه ) وصل مي گردد سيم پيچ اوليه ( PRIMERY WINDING ) و به سيم پيچي كه به مصرف كننده وصل است سيم پيچ ثانويه ( SECNDRY WINDING ) گفته مي شود .

توجه 3 : سيم پيچي كه داراي ولتاژ بيشتر مي باشد فشار قوي و سيم پيچي كه داراي ولتاژ كمتر گفته مي باشد فشار ضعيف ناميده مي شود .

اگر سيم پيچ اوليه به يك منبع ولتاژ يا شبكه برق وصل باشد و سيم پيچ ثانويه باز

( بدون جريان ) باشد ترانسفورماتور را بدون بار مي گويند و در اين حالت ترانسفورماتور مانند سلف با هسته آهني عمل مي كند و از سيم پيچ اوليه فقط جريان بي باري عبور مي كند .

اين جريان براي ترانسفوماتورهاي مختلف حدود 1% جريان نامي ترانسفورماتور مي باشد . اين جريان باعث ايجاد فلوئي ترانسفورماتور مي شود كه قسمت عمده آن از هسته آهني عبور كرده و ولتاژ V2 را در ثانويه القا مي كند .  اين قسمت از فلورا مفيد مي نامند . قسمت ديگري از فلوي ايجاد شده ( علاوه بر فلوي مفيد ) مدار خود را در مسيري غير از هسته آهني مي بندد بدون اينكه از سيم پيچ ثانويه عبور كند . اين فلورا فلوي پراكنده مي گويند . چون مقاومت مغناطيسي خارج از مدار هسته نسبت به هسته آهني بسيار زياد است فلوي پراكنده نسبت به فلوي مفيد بسيار كوچك و در زمان بي باري ترانسفوماتور بسيار ناچيز مي باشد ( نسبت به فلوي مفيد ) .

ولي با وجود اين ، فلوي ، پراكنده در طرز كار ترانسفورماتور بسيار موثر مي باشد . در مواقعي كه ترانسفورماتور بدون بار مي باشد ( ترانسفورماتور ايده آل ) ، مقدار نيروي الكتروموتوريE1 تقريبا برابر ولتاژ V1 بوده و چون سيم پيچ ثانويه بدون حريان است ، لذا E2=V1 مي باشد .

در اين حالت مدار معادل ترانسفورماتور مطابق شكل ( 2 ) است :….

جهت مشاهده نمونه های دیگر از پایان نامه مهندسی برق کلیک کنید.