ترانسفورماتورها (Transformers) یکی از حیاتی‌ترین و پرکاربردترین تجهیزات در سیستم‌های برق صنعتی هستند. وظیفه اصلی آن‌ها تبدیل سطح ولتاژ جریان متناوب (AC) از یک مقدار به مقدار دیگر است، بدون تغییر در فرکانس. این عمل بر اساس اصول القای الکترومغناطیسی بین دو یا چند سیم‌پیچ انجام می‌شود که معمولاً دور یک هسته مغناطیسی پیچیده شده‌اند.
اصول کار ترانسفورماتور :
سیم‌پیچ اولیه : زمانی که جریان AC از سیم‌پیچ اولیه عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی متغیر در اطراف آن ایجاد می‌شود.
هسته مغناطیسی : هسته (معمولاً از جنس آهن یا فریت) این میدان مغناطیسی را متمرکز کرده و مسیر عبور آن را به سمت سیم‌پیچ ثانویه هدایت می‌کند.
سیم‌پیچ ثانویه : میدان مغناطیسی متغیر عبوری از هسته ، باعث القای ولتاژ AC در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود.
نسبت تبدیل : نسبت ولتاژ در سیم‌پیچ اولیه به ولتاژ در سیم‌پیچ ثانویه، تقریباً برابر با نسبت تعداد دور سیم‌پیچ اولیه به تعداد دور سیم‌پیچ ثانویه است.
اگر تعداد دور ثانویه بیشتر باشد ، ولتاژ افزایش می‌یابد (ترانسفورماتور افزاینده).
اگر تعداد دور ثانویه کمتر باشد ، ولتاژ کاهش می‌یابد (ترانسفورماتور کاهنده).
اگر تعداد دورها برابر باشد ، ولتاژ تغییر نمی‌کند (ترانسفورماتور ایزوله).
انواع ترانسفورماتورها در صنعت :
ترانسفورماتورها بر اساس عوامل مختلفی دسته‌بندی می‌شوند، از جمله :
بر اساس سطح ولتاژ :
ترانسفورماتورهای افزاینده (Step-Up) : برای افزایش ولتاژ (مثلاً در نیروگاه‌ها برای انتقال برق).
ترانسفورماتورهای کاهنده (Step-Down) : برای کاهش ولتاژ (مثلاً در پست‌های توزیع برای مصارف صنعتی و خانگی).
ترانسفورماتورهای ایزوله (Isolation) : برای جداسازی الکتریکی دو مدار و حفاظت در برابر شوک الکتریکی و نویز.
بر اساس کاربرد:
ترانسفورماتورهای قدرت (Power Transformers) : برای انتقال توان بالا در شبکه‌های انتقال و توزیع.
ترانسفورماتورهای توزیع (Distribution Transformers) : برای کاهش ولتاژ و رساندن آن به مصرف‌کنندگان نهایی.
ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری (Instrument Transformers) : شامل ترانسفورماتورهای جریان (CT) و ولتاژ (VT/PT) برای اندازه‌گیری دقیق جریان و ولتاژهای بالا.
ترانسفورماتورهای یکسوساز (Rectifier Transformers) : برای تغذیه مدارهای یکسوساز در کاربردهای DC صنعتی.
ترانسفورماتورهای کوره (Furnace Transformers) : برای تامین جریان بالا در کوره‌های الکتریکی.
اتوترانسفورماتورها (Autotransformers) : دارای یک سیم‌پیچ با انشعابات مختلف برای تغییر ولتاژ با راندمان بالا (اما بدون ایزولاسیون کامل).
بر اساس تعداد فاز:
ترانسفورماتورهای تک فاز (Single-Phase) : برای بارهای تک فاز.
ترانسفورماتورهای سه فاز (Three-Phase) : برای بارهای سه فاز که در صنعت بسیار رایج هستند.
بر اساس نوع خنک‌سازی :
ترانسفورماتورهای روغنی (Oil-Immersed) : از روغن برای خنک‌سازی و عایق‌بندی استفاده می‌کنند.
ترانسفورماتورهای خشک (Dry-Type) : از هوا یا مواد عایقی جامد برای خنک‌سازی استفاده می‌کنند.
بر اساس طراحی هسته:
ترانسفورماتورهای هسته‌ای (Core-Type).
ترانسفورماتورهای پوسته‌ای (Shell-Type).
ترانسفورماتورهای حلقوی (Toroidal).
کاربردهای ترانسفورماتورها در صنعت :
تامین برق ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی : با تبدیل ولتاژ شبکه به ولتاژ مورد نیاز دستگاه‌ها.
انتقال و توزیع نیرو : در پست‌های برق برای افزایش ولتاژ جهت انتقال در مسافت‌های طولانی و کاهش ولتاژ برای توزیع محلی.
کنترل موتورها : در برخی کاربردها برای تغییر ولتاژ تغذیه موتورها (البته بیشتر از اینورترها استفاده می‌شود).
ایزولاسیون مدارهای کنترلی و قدرت : برای افزایش ایمنی و جلوگیری از تداخلات الکتریکی.
تغذیه منابع تغذیه DC صنعتی : برای تبدیل ولتاژ AC به DC مورد نیاز تجهیزات الکترونیکی.
در سیستم‌های جوشکاری و کوره‌های القایی : برای تامین جریان و ولتاژ مناسب.
در تجهیزات اندازه‌گیری دقیق : برای کاهش ولتاژ و جریان‌های بالا به مقادیر قابل اندازه‌گیری.
ترانسفورماتورها به دلیل راندمان بالا ، قابلیت اطمینان و تطبیق‌پذیری ، نقش اساسی در عملکرد صحیح و ایمن سیستم‌های برق صنعتی ایفا می‌کنند. انتخاب ترانسفورماتور مناسب با توجه به ولتاژ ، توان ، نوع بار و شرایط محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است.
