ترانسفورماتورها

ترانسفورماتورها ، در آموزش های قبلی یاد گرفتیم که براساس اصل القای الکترومغناطیسی، یک شار متغیر می‌تواند عامل تولید نیروی محرکه الکتریکی (EMF ) در یک سیم‌پیچ باشد. و براساس اصل القای متقابل، دانستیم که وقتی سیم‌پیچ دیگری در کنار این سیم‌پیچ مولد قرار گیرد، شاهد ایجاد EMF در آن سیم‌پیچ خواهیم بود.

اگر سیم‌پیچ اولیه را که شار متغیر در آن وجود دارد، سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ دومی را که EMF در آن ایجاد شده است، سیم‌پیچ ثانویه بنامیم، مجموعه‌ی این دو سیم‌پیچ با هم، واحدی تشکیل می‌دهند که آن را ترانسفورماتور می‌نامیم.

ترانسفورماتورها

یک ترانسفورماتور، دارای دو سیم‌پیچ است که به یکی ورودی می‌دهیم و از دیگری خروجی می‌گیریم. هر دوی این سیم‌پیچ‌ها به دور یک هسته جامد پیچیده شده‌اند. معمولا ماده‌ای که به عنوان هسته استفاده می‎شود یک ماده عایق الکتریکی است.

دیگر جلسات این آموزش

اگر جلسات قبلی را مطالعه نکردید از لینک های زیر مطالعه کنید.

مطلب پیشنهادی:  انتخاب سلف مناسب در طراحی مدارات الکترونیکی

ساختار یک ترانسفورماتور

ساختار یک ترانسفورماتور را در تصویر زیر می‌بینید.

ساختار یک ترانسفورماتور

همان‌طور که در شکل بالا واضح است، برای توصیف یک ترانسفورماتور، به تعدادی نماد و مشخصه نیازمندیم. این مشخصه‌ها را به شکل زیر تعریف می‌کنیم:

  • NP = تعداد دورهای سیم‌پیچ اولیه
  • NS = تعداد دورهای سیم‌پیچ ثانویه
  • IP = جریان عبوری از سیم‌پیچ اولیه
  • IS = جریان عبوری از سیم‌پیچ ثانویه
  • VP = ولتاژ دو سر سیم‌پیچ اولیه
  • VS  = ولتاژ دو سر سیم‌پیچ ثانویه
  • ϕ = شار مغناطیسی ایجاد شده در هسته ترانسفورماتور

ترانسفورماتور در مدار

در نمودار مداری زیر می‌بینیم که یک ترانسفورماتور چگونه در ترسیمات مداری نمایش داده می‌شود. سیم‌پیچ اولیه، سیم‌پیچ ثانویه و هسته ترانسفورماتور به خوبی در این ترسیم مشخص هستند.

ترانسفورماتور در مدار

زمانی که یک ترانسفورماتور به مدار متصل می‌شود، منبع ورودی به سیم‌پیچ اولیه متصل می‌شود و این سیم‌پیچ از این ورودی یک شار متغیر مغناطیسی تولید می‌کند. شار تولید شده، در سیم‌پیچ دوم القا می‌شود و این سیم‌پیچ از آن یک نیروی محرکه الکتریکی یا همان EMF تولید می‌کند. از آن‌جا که برای تولید شار از جریان و EMF از شار، شار باید متغیر باشد، لذا جریان نیز باید متغیر باشد و به همین دلیل یک ترانسفورماتور همواره با جریان AC کار می‌کند.

ترانسفورماتور افزاینده و کاهنده

بسته به تعداد دوری که سیم‌پیچ ثانویه دارد، یک ترانسفورماتور می‌تواند افزاینده باشد یا کاهنده.

نکته‌ی مهمی که باید ابتدا در این‌جا خاطر نشان کنیم این است که توان سیم‌پیچ اولیه و ثانویه را یکسان فرض می‌کنیم (در حالت ایده‌آل). بر اساس همین فرض، اگر ولتاژ سیم‌پیچ ثانویه بالا باشد، برای ایجاد تعادل توان، جریان کشیده شده از منبع پایین خواهد  بود. و به همین ترتیب اگر ولتاژ ثانویه پایین باشد،  جریان کشیده شده بیشتر خواهد بود.

مطلب پیشنهادی:  کانکتورهای الکتریکی-روش پرس کابلشو

حالت افزاینده

زمانی که تعداد دورهای سیم‌پیچ ثانویه بیشتر از تعداد دورهای سیم‌پیچ اولیه باشد، ترانسفورماتور را افزاینده می‌گوییم. در این حالت، EMF القایی بزرگتر از سیگنال اعمال شده در منبع خواهد بود.

ترانسفورماتور افزاینده و کاهنده

حالت کاهنده

زمانی که تعداد دورهای سیم‌پیچ ثانویه کمتر از تعداد دورهای سیم‌پیچ اولیه باشد، ترانسفورماتور را کاهنده می‌گوییم. و در این حالت EMF القایی کوچک‌تر از سیگنال اعمال شده در منبع خواهد بود.

ترانسفورماتور افزاینده و کاهنده

نسبت تعداد دورها

از آن‌جا که تعداد دورهای سیم‌پیچ های اولیه و ثانویه در تعیین میزان ولتاژ القایی موثر هستند، مهم است که در مورد یک ترانسفورماتور نسبت تعداد دورها را بدانیم تا معلومات اولیه‌ای در مورد میزان ولتاژی که القا خواهد شد داشته باشیم.

بنابراین اصطلاح نسبت تعداد دورها یا نسبت ترانسفورماتور را تعریف می‌کنیم که برابر است با تعداد دورهای سیم‌پیچ اولیه به تعداد دورهای سیم‌پیچ ثانویه. این نسبت معمولا با نماد N نشان داده می‌شود.

 سیم‌پیچ های اولیه و ثانویه

 

برای یک ترانسفورماتور،  نسبت های ورودی به خروجی، اولیه به ثانویه و نسبت تعداد دورها(N) یکسان خواهد بود. لذا برای نسبت ولتاژ ها می‌توان نوشت:

 سیم‌پیچ های اولیه و ثانویه

هم‌چنین نسبت تعداد دورها، مشخص می‌کند که یک ترانسفورماتور افزاینده است یا کاهنده. به عنوان مثال اگر نسبت ترانسفورماتوری 1:3 باشد ، خواهیم دانست که ترانسفورماتور افزاینده و اگر 3:1  باشد، ترانسفورماتور کاهنده است.

خیلی ممنون از اینکه تا این قسمت از آموزش مفاهیم پایه الکترونیک با ما همراه بودید لطفا نظرات خودتان را با ما به اشتراک بگذارید و ادامه جلسات را از لینک های زیر و یا اینجا دنبال کنید.

مطلب پیشنهادی:  انواع مقاومت های الکتریکی و کاربرد آنها

دیگر جلسات این آموزش

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *