دانلود ترانسفورماتور یا ترانسفورمر چیست

ترانسفورماتور یا ترانسفورمر چیست این تحقیق در مورد ترانسفورماتور یا ترانسفورمر در 70 صفحه و در قالب ورد می باشد

دسته بندی	برق
فرمت فایل	docx
حجم فایل	1069 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	70

ترانسفورماتور یا ترانسفورمر چیست


در دستگاه های الکترونیکی جدید چون از ترانزیستور و قطعات نیمه هادی استفاده می شود و اینگونه مدارها به ولتاژهای کم نیاز دارند ، ترانس تغذیه عموماً کاهنده است . در اینگونه ترانس ها هم بر حسب نیاز ، ثانویه ممکن است چند سر با ولتاژهای مختلف داشته باشد . یک مزیت استفاده از ترانس در قسمت تغذیه دستگاه ها ، ایزوله شدن مدار از برق شهر است . به این معنی که چون فاز برق شهر نسبت به زمین ولتاژ دارد تماس بدن با سیم فاز خطر برق گرفتگی را ممکن می سازد . ولی استفاده از ترانس خطر برق گرفتگی را از بین می برد ، چرا که سیم پیچ اولیه با سیم پیچ ثانویه هیچ گونه تماس الکتریکی نداشته و بنابراین سیم های ثانویه ترانس نسبت به زمین ولتاژ ندارند و مستقل از مقدار ولتاژ ، تماس بدن با هر یک از سرهای ثانویه ، خطر برق گرفتگی ایجاد نمی کند . به همین علت در بعضی از موارد از ترانس یک به یک استفاده می شود . به این معنی که ترانس اگر چه 220 ولت به 220 ولت است ولی هیچ یک از سرهای ثانویه نسبت به زمین ولتاژ ندارند . به همین علت به ترانس یک به یک ، ترانس ایزولاسیون می گویند . در شکل های (7) و (8) سمبل های مداری دو نمونه ترانس تغذیه معمولی نمایش داده شده است .

 

شکل (7)

 

شکل (8)



در یک ترانس تغذیه علاوه بر معین بودن مشخصه نسبت ولتاژ ، می بایست معین شود که جریان نامی ترانس چقدر است ؟ معمولاً میزان جریان نامی ثانویه را برای ترانس تغذیه معین می کنند . مثلاً اگر گفته شود ترانس 220v به 12v و یک آمپر ، به این معنی است که این ترانس برای جریان یک آمپر در ثانویه طراحی شده است و بنابراین نباید بیشتر از یک آمپر از آن کشیده شود . گاهی اوقات به جای مشخص کردن جریان ، توان ترانس و به عبارتی ولت آمپر آن قید می شود . مثلاً اگر گفته شود ترانس220v به 18v و 90 وات ، به این معناست که ترانس برای حداکثر بار 90 وات طراحی شده است . بنابراین با داشتن مقدار ولتاژ ثانویه و رابطه توان ، جریان ثانویه به صورت زیر محاسبه می شود .

 

       
در نتیجه حداکثر جریان مجاز ثانویه این ترانسفورماتور 5A است .


البته در عمل می توان برای زمان کوتاهی ، از ترانس جریانی بیش از جریان نامی کشید ولی باید توجه نمود که کشیدن جریان بیش از مقدار نامی از یک ترانس باعث می شود که ترانس بیشتر از حالت عادی گرم شود و این باعث کاهش طول عمر آن می گردد . در نهایت اگر ثانویه ترانس را اتصال کوتاه کنیم جریانی به مقدار چندین برابر جریان نامی از ثانویه عبور می کند که به آن جریان اتصال کوتاه می گویند . اگر این اتصال کوتاه ادامه داشته باشد ترانس پس از مدت زمان کوتاهی خراب می شود . در این حالت به علت بیش از حد گرم شدن ترانس بوی شالاک ( رنگ عایق سیم های مسی ) به مشام می رسد و ترانس به شدت داغ می کند . نکته دیگر در مورد ترانس تغذیه این است که ولتاژ مشخص شده برای ثانویه ترانس ، به ازای جریان نامی ترانس است . در حالت بی باری ، ولتاژ ثانویه مقداری ( حدود 10% ) از ولتاژ مشخص شده بیشتر می باشد . به عنوان مثال یک ترانس 12 ولت ، در حالت بی باری در ثانویه دارای ولتاژی حدود 13 تا 14 ولت است و پس از کشیدن جریان نامی از آن باید ولتاژ ثانویه به حدود 12 ولت برسد .

خرابی های ترانس تغذیه : خرابی های ترانس تغذیه معمولاً یکی از موارد زیر می باشد .
1 - قطع شدن سیم پیچ های اولیه و ثانویه
2 - نیم سوز شدن ( اتصال کوتاه ناقص در سیم پیچ ها )
3 - اتصال کوتاه کامل
همه معایب ترانس معمولاً در اثر اضافه بار به وجود می آیند . اضافه بار یعنی اینکه جریان کشیده شده از ترانس از جریان نامی ترانس بیشتر باشد و بر حسب مقدار و مدت زمان اضافه بار ممکن است یکی از اشکالات فوق ایجاد شود . قطع شدن سیم پیچ اولیه و یا ثانویه باعث می شود وقتی اولیه را به برق متصل می کنیم در ثانویه هیچ ولتاژی ظاهر نشود . برای تحقیق خرابی مزبور می توان اولیه را از برق قطع کرده ، سیم پیچ های اولیه و ثانویه را به کمک اهم متر آزمایش نمود . در صورت قطع بودن سیم پیچ ، مقاومت بی نهایت قرائت می شود . مقاومت اهمی سیم پیچ های ترانس های تغذیه ، بر حسب توان نامی شان متفاوت است . هر چه توان ترانس بیشتر باشد مقاومت اهمی سیم پیچ هایش کمتر است . چرا که سیم های ضخیم تری برای سیم پیچ ها استفاده می نمایند . ترانس های تغذیه کاهنده معمولی دارای مقاومت چند ده تا چند صد اهم در اولیه و چند اهم در ثانویه می باشند . توجه نمایید که مقاومت سیم پیچ های اولیه ترانس های تغذیه کاهنده از مقاومت سیم پیچ های ثانویه بیشتر است . چرا که هم تعداد دور اولیه بیشتر بوده و هم قطر سیم پیچ آن کمتر است . زیرا همانطور که می دانید این نوع ترانس ها به علت کاهنده بودن ولتاژ ، افزاینده جریان هستند و بنابراین سیم پیچ ثانویه آنها از سیم پیچ اولیه ضخیم تر است . عیب معمول دیگر در ترانس های تغذیه ، نیم سوز شدن سیم پیچ ها است . در این حالت ترانس در خروجی ولتاژی کمتر از مقدار نامی داشته و در ضمن در حین کار بیش از حد داغ می شود و حتی بوی سوختگی به مشام می رسد . ادامه کار چنین ترانسی باعث اتصال کوتاه کامل و یا قطع کامل سیم پیچ مربوطه می گردد . همچنین از دیگر عیوب ترانس ، اتصال کوتاه شدن یکی از سیم پیچ ها با بدنه و یا اتصال بین سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه است که با اهم متر باید تحقیق شود.

برو به بخش دوم ترانسفورماتور

ترانسفورماتور (Transformer)ها قطعات الکتریکی پرکاربردی هستند که حتما آنها را در اطراف خود دیده ایم . می دانیم که بخش عمده ای از برقی ( یا همان انرژی الکتریکی) که مردم در سراسر جهان از آن استفاده می کنند ، به وسیله مراکزی همچون نیروگاه های بخار ، هسته‌ای ، آب و بادی تولید می‌گردند. در این نیروگاه ها توربین ها و جایگزین کننده ها (آلترناتیو ها) ی سه فازی وجود دارند که ولتاژ تولید شده توسط ژنراتورها را تا مقداری که برای جابه جایی از نیروگاه تا محل مصرف مورد نیاز است ( و همچنین تا مقداری که تولیدش به صرفه باشد) بالا می برند . بعضی وقت ها هم ممکن است چندین نیروگاه تولید برق توسط شبکه ای به هم می پیوندند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز شهرها و مناطق دیگر را بدون قطعی و به مقداری که لازم است تامین کنند .
 

 

 


حال نوبت به کار بردن ترانسفورماتور هاست . وقتی که کمی از نیروگاه ها فاصله بگیریم به مناطق مصرف برق می رسیم . در این مناطق که عموما منازل و کارخانجات هستند لازم است تا ولتاژ برق کمی تغییر کند (که معمولا کاهش می یابد) تا بتوان از آن استفاده کرد . این افزایش یا کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتورها صورت می گیرد.

 

 

 از آنجا که استفاده مستقیم همه مصرف کننده‌ های یک شهر از انرژی تولید شده توسط مراکز اصلی توزیع (که همان نیروگاه ها هستند) امکان پذیر نبوده ، نیازمند اتلاف  هزینه و افت ولتاژ زیادی می باشد .

به همین دلیل تقسیم بندی به این صورت انجام می شود که یک پست توزیع اصلی انرژی اش را به چند پست کوچکتر (پست های درون شهر) تحویل می دهد که هر کدام از این پست ها، خود نیز انرژی چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه‌ای) را تامین می کند . به این ترتیب انرژی الکتریکی برای مشترکان قابل استفاده می شود .در هر یک از این پست های توزیع کننده برق انواع مختلفی از ترانس های توزیع کننده و مبدل ولتاژ به کار گرفته شده است .

بطور کلی در تبدیل و پخش انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها نقش مهم و اساسی دارند و نباید نقش آنها را کمتر از شبکه انتقال و یا تولید نیرو دانست . خوشبختانه به خاطر این که در ترانزیستور ها از قطعات دینامیکی کمی استفاده شده است ، معمولا این دستگاه ها مشکلات و آسیب پذیری کمی دارند . البته نباید این گونه استنباط شود که ترانزیستور ها نیاز به حفاظت ، نگهداری و سرویس ندارند .حال به طور  مختصر به بیان تعریفی از ترانسفورماتورها می پردازیم .اگر بخواهیم ترانسفورماتور را  به بیان ساده و به آن شکل که در ابتدا ساخته شدند ، تعریف کنیم ،باید گفت که ترانسفورماتور قطعه‌ای است که از دو یا چند مجموعه سیم پیچ تشکیل شده که دورن یک میدان مغناطیسی و حول ورقه‌هایی از آلیاژهای آهن که هسته ترانسفورماتور نام دارد قرارداده می شوند .

               

این مجموعه به اضافه تعدادی مقره یا بوشینگ و ایزولاتور درون محفظه ترانسفورماتورهایی که ما بر روی تیر های چراغ برق می بینیم جا سازی می شوند.
 

 

به طور کلی ، ترانسفورماتورها نقش انتقال دهنده انرژی الکتریکی را بین دو سیستم مجزا ،که هر سیستم ولتاژ و جریان خاص خود را دارد ، ایفا می کنند .که اساس این کار بر مبنای القای الکترومغناطیس است . یا می توان گفت ، ترانسفورماتور سیستمی استاتیکی می باشد که با ایجاد میدانی مغناطیسی ، ولتاژ و جریان الکتریکی را میان دو یا چند سیم پیچ جابجا می‌کند .که در این جابجایی  فرکانس ها ثابت می مانند و فقط اندازه آنها (آنهم به طور یکسان و به مقدار مشخص) تغییر می کند .

 

 

انواع ترانسفورماتورها
تقسیم بندی و درجه بندی ترانسفورماتورها قواعد کلی و خاصی نداشته و بستگی به کارخانه سازندگان و استاندارد ها در کشورهای مختلف دارد . مثلا برخی ترانسفورماتورها را بر اساس نوع کاربرد و ترتیب بهره برداری آنها دسته بندی کرده اند ، مثل ترانسفورماتورهای انتقال قدرت ، اتو ترانس و یا ترانسهای تقویتی .و برخی دیگر از ترانسفورماتورها را ، ترانس قدرت می‌نامند .این دسته از ترانسفورماتورها در سمت دوم شان فشار الکتریکی را بالا می برند  .ویا دسته ای دیگر که ترانسفورماتور اینسترومنتی(یا ترانس جریان و ولتاژ) نام دارند.

 

تقسیم بندی ذکر شده در بالا را می توان به گونه ای عملی تر بیان کرد .دسته اول ترانسفورماتورهای با سایز کوچک و قابل حمل که ولتاژ ضعیفی را تحمل می کنند و بیشتر برای لامپهای دستی و مانند آن به کار می روند . و دسته ای  دیگر ترانسهای خیلی بزرگ هستند که ولتاژ خروجی ژنراتورها را تبدیل به ولتاژ مورد نیاز شبکه و خطوط انتقال نیرو می کند.

 

 دسته ی آخر ترانزیستور های با سایز متوسط هستند که ترانسفورماتور های شبکه ی توزیع کننده و  انتقال از این نوع هستند و برای تبدیل ولتاژ به ولتاژهای استاندارد به کار می روند .
 ترانسها از نظر طراحی غالبا به دو دسته ی هسته‌ای و جداری تقسیم می‌شوند . ترانسها ی هسته‌ای به گونه ای طراحی شده اند که در هر سیم پیچ شامل دو قسمت است . یک قسمت از نوع سیم پیچ فشار ضعیف و قسمت دیگر از سیم پیچ فشار قوی است که هر یک بر روی یکی از بازوهای ترانس هسته‌ای قرار می گیرند .

در ترانسفورماتور های جداری ، سیم پیچ ها در حالی روی یک هسته پیچیده می شوند که نیمی از مدار فلزی مغناطیسی به یک طرف هسته و نصف دیگر از طرف دیگر به هسته وصل می‌شود.
در بیشتر مواقع ترانسفورماتور های جداری برای ولتاژ ورودی ضعیف و خروجی بزرگ تعبیه می شوند ولی نوع هسته‌ای ببشتر برای ولتاژ ورودی قوی با خروجی کوچک استفاده می شوند. (در حالت های سه فازه یا ت

دانلود پاورپوینت ترانسفورماتور چیست

پاورپوینت ترانسفورماتور چیست این پاورپوینت در مورد ترانسفورماتور یا ترانسفورمر در 42 اسلاید می باشد

دسته بندی	برق
فرمت فایل	pptx
حجم فایل	535 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	42

پاورپوینت ترانسفورماتور چیست

تعاریف ساده شده بالا از بسیاری از مباحث پیچیده درباره ترانسفورماتورها گذشته‌است.

در یک ترانسفورماتور آرمانی، ترانسفورماتور دارای یک هسته بدون مقاومت مغناطیسی و دو سیم‌پیچ بدون مقاومت الکتریکی است. زمانی که ولتاژ به ورودی‌های اولیه ترانسفورماتور اعمال می‌شود برای به وجود آمدن شار در مدار مغناطیسی هسته، جریانی کوچکی در سیم‌پیچ اولیه جاری می‌شود. از آنجایی که در ترانسفورماتور ایده‌آل هسته فاقد مقاومت مغناطیسی است این جریان قابل چشم پوشی خواهد بود در حالی که در یک ترانسفورماتور واقعی این جریان بخشی از تلفات ترانسفورماتور را تشکیل خواهد داد.

ملاحظات عملی

شار پراکندگی

در یک ترانسفورماتور آرمانی شار مغناطیسی تولید توسط سیم‌پیچ اول به طور کامل توسط سیم‌پیچ دوم جذب می‌شود اما در واقع بخشی از شار مغناطیسی در فضای اطراف پراکنده می‌شود. به شاری که در حین انتقال از مسیر خود جدا می‌شود شار پراکندگی (leakage flux) می‌گویند. این شار پراکندگی موجب به وجود آمده اثر خود القا در سیم‌پیچ‌ها می‌شود و به این ترتیب موجب می‌شود که در هر سیکل، انرژی در سیم‌پیچ ذخیره شده و در نیمه پایانی سیکل آزاد شود. این اثر به طور مستقیم باعث ایجاد افت توان نخواهد شد اما به دلیل ایجاد اختلاف فاز موجب ایجاد مشکلاتی در تنظیم ولتاژ خواهد شد و به این ترتیب باعث خواهد شد تا ولتاژ ثانویه دقیقاً نسبت واقعی خود با ولتاژ اولیه حفظ نکند؛ این اثر به ویژه در بارهای بزرگ خود را نشان خواهد داد. به همین دلیل ترانسفورماتورهای توزیع طوری ساخته می‌شوند تا کمترین میزان تلفات پراکندگی را داشته باشند.

با این حال در برخی کاربردها، وجود تلفات پراکندگی بالا پسندیده‌است. در این ترانسفورماتورها با استفاده از روش‌هایی مانند ایجاد مسیرهای مغناطیسی طولانی، شکاف‌های هوایی یا مسیرهای فرعی مغناطیسی اقدام به افزایش شار پراکندگی می‌کنند. دلیل افزایش عمدی تلفات پراکندگی در این ترانسفورماتورها قابلیت بالای این نوع ترانسفورماتورها در تحمل اتصال کوتاه است. از این گونه ترانسفورماتورها برای تغذیه بارهای دارای مقاومت منفیمانند دستگاه‌های جوش (یا دیگر تجهیزات استفاده کننده از قوس الکتریکی)، لامپ‌های بخار جیوه و تابلوهای نئون یا ایجاد ایمنی در بارهایی که احتمال بروز اتصال کوتاه در آنها زیاد است استفاده می‌شود.

تأثیر بسامد

مشتق زمان در قانون فاراده نشان می‌دهد که شار در یک سیم‌پیچ، برابر انتگرال ولتاژ ورودی است. در یک ترانسفورماتور ایده‌آل افزایش شار در سیم‌پیچ به طور خطی در نظر گرفته می‌شود اما در عمل شار مغناطیسی با سرعت نسبتاً زیاد افزایش پیدا می‌کند این افزایش تا جایی ادامه دارد که شار به نقطه اشباع مغناطیسی هسته می‌رسد. به خاطر افزایش ناگهانی جریان مغناطیس کننده در یک ترانسفورماتور واقعی، همه ترانسفورماتورها باید همیشه با جریان متناوب سینوسی (نه پالسی) تغذیه شوند.

معادله عمومی EMF برای ترانسفورماتورها

اگر شار مغناطیسی را سینوسی در نظر بگیریم رابطه بین ولتاژ E، بسامد منبع f، تعداد دور N، سطح مقطع هسته A و ماکزیمم چگالی مغناطیسی B از رابطه عمومی EMF و به صورت زیر به دست می‌آید:
 

برای یک ترانسفورماتور در چگالی مغناطیسی ثابت، EMF با افزایش بسامد افزایش می‌یابد که تأثیر آن را می‌توان از معادله عمومی EMF محاسبه کرد؛ بنابراین با استفاده از ترانسفورماتورها در بسامد بالاتر می‌توان بهره‌وری آنها را نسبت به وزن‌شان افزایش داد چراکه یک ترانسفورماتور با حجم هسته ثابت در بسامد بالاتر می‌تواند میزان توان بیشتری را بین سیم‌پیچ‌ها جابجا کند و تعداد دور سیم‌پیچ کمتری نیز برای ایجاد یک امپدانس ثابت نیاز خواهد بود. با این حال افزایش بسامد می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات مضاعف مانند تلفات هسته و اثر سطحی در سیستم شود. در هواپیماها و برخی تجهیزات نظامی از بسامد ۴۰۰ هرتز استفاده می‌شود چرا که با این کار گذشته از افزایش برخی تلفات می‌توان حجم تجهیزات را کاهش داد.

به طور کلی استفاده از یک ترانسفورماتور در ولتاژ نامی ولی بسامد بیش از نامی موجب کاهش جریان مغناطیس کننده می‌شود و به این ترتیب در بسامدی کمتر از بسامد نامی جریان مغناطیس کننده می‌تواند در حد زیادی افزایش یابد. البته استفاده از ترانسفورماتورها در بسامدهای بیشتر یا کمتر از بسامد نامی باید قبل از اقدام، مورد ارزیابی قرار گیرد تا شرایط ایمن برای کار ترانس مثل سنجش ولتاژها، تلفات و استفاده از سیستم خنک‌کننده خاص بررسی شود. برای مثال ترانسفورماتورها باید به وسیله رله‌های کنترل محافظتی ولتاژ به ازای بسامدمجهز شوند تا در مقابل اضافه ولتاژهای ناشی از افزایش بسامد محافظت شوند.

تلفات انرژی

یک ترانسفورماتور ایده‌آل هیچ تلفاتی نخواهد داشت و در واقع بازدهی برابر ۱۰۰٪ دارد. با این حال ترانسفورماتورهای واقعی نیز جزو بهره‌ورترین تجهیزات الکتریکی محسوب می‌شود به طوری که نمونه‌های آزمایشی ترانسفورماتورهایی که با بهره‌گیری از ابر رسانا ساخته شده‌اند به بازدهی برابر ۹۹٫۸۵٪ دست یافته‌اند. به طور کلی ترانسفورماتورهای بزرگتر از بازده بالاتری برخوردارند و ترانسفورماتورهایی که برای مصارف توزیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند از بازدهی در حدود ۹۵٪ برخوردارند در حالی که ترانسفورماتورهای کوچک مانند ترانسفورماتورهای موجود در اداپتورها بازدهی در حدود ۸۵٪ دارند. تلفات به وجود آمده در ترانسفورماتور با توجه به عوامل به وجود آورنده یا محل اتلاف انرژی به این صورت طبقه‌بندی می‌شوند:

مقاومت سیم‌پیچ‌ها

جریانی که در یک هادی جاری می‌شود با توجه به میزان مقاومت الکتریکی هادی می‌تواند موجب به وجود آمدن حرارت در محل عبور جریان شود. در بسامدهای بالاتر اثر سطحی و اثر مجاورت نیز می‌توانند تلفات مضاعفی را در ترانسفورماتور به وجود آورند.

تلفات پسماند (هیسترزیس)

هر بار که جهت جریان الکتریکی به‌خاطر وجود بسامد عوض می‌شود با توجه به جنس هسته، مقدار کمی انرژی در هسته باقی می‌ماند. به این ترتیب برای یک هسته با جنس ثابت این نوع تلفات با میزان بسامد تناسب دارد و با افزایش بسامد تلفات پسماند هسته نیز افزایش می‌یابد.

جریان گردابی


 

شکل-۳ یک ترانسفورماتور ایده‌آل به عنوان المانی در مدار

مواد فرومغناطیس معمولاً هادی‌های الکتریکی خوبی نیز هستند و بنابراین هسته ترانسفورماتور می‌تواند مانند یک مدار اتصال کوتاه شده عمل کند؛ بنابراین حتی با القای میزان کمی ولتاژ، جریان در هسته به شدت بالا می‌رود. این جریان جاری در هسته گذشته از به وجود آوردن تلفات الکتریکی موجب به وجود آمدن حرارت در هسته نیز می‌شود. جریان گردابی در هسته با مجذور بسامد منبع رابطه مستقیم و با مجذور ضخامت ورق هسته رابطه معکوس دارد. برای کاهش تلفات گردابی در هسته، هسته‌ها را ورقه ورقه کرده و آنها را نسبت به یکدیگر عایق می‌کنند.

تغییر شکل بر اثر میدان مغناطیسی

شار مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیس موجب حرکت نسبی ورقه‌های هادی نسبت به یکدیگر می‌شود. در صورت محکم نبودن این ورقه‌ها این اثر می‌تواند موجب ایجاد صدایی شبیه وز وز در هنگام کار کردن ترانسفورماتور شود به این اثر تغییر شکل بر اثر میدان مغناطیسی یا Magnetostriction می‌گویند. این اثر می‌تواند موجب به وجود آمدن گرما در اثر اصطکاک بین صفحات نیز شود.

تلفات مکانیکی

به دلیل وجود تغییر شکل بر اثر مغناطیس در یک ترانسفورماتور بین قطعات ترانسفورماتور نوعی حرکت به وجود می‌آید این تحرک نیز به نوبه خود موجب به وجود آمدن تلفات مکانیکی در ترانسفورماتور خواهد شد. در صورتی که قطعات موجود در ترانسفورماتور به خوبی در جای خود محکم نشده باشند، تحرکات مکانیکی آنها نیز افزایش یافته و در نتیجه تلفات مکانیکی نیز افزایش خواهد یافت.

مدار معادل


 

شکل-۴ مدار معادل یک تراسنفورماتور

محدودیت‌های فیزیکی یک ترانسفورماتور واقعی به صورت یک مدار نمایش داده می‌شوند. این مدار معادل از تعدادی از عوامل به وجود آورنده تلفات یا محدودیت‌ها و یک ترانسفورماتور ایده‌آل تشکیل شده‌است. تلفات توان در سیم‌پیچ یک ترانسفورماتور به طور خطی تابعی از جریان هستند و به راحتی می‌تواند آنها را به صورت مقاومت‌هایی سری با سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور نمایش داده شود؛ این مقاومت‌ها RS و RP هستند. با بررسی خواص شار پراکندگی می‌توان آن را به صورت خود القاهای XP و XS نشان داد که به صورت سری با سیم‌پیچ ایده‌آل قرار می‌گیرند. تلفات آهنی از دو نوع تلفات گردابی (فوکو) و پسماند (هیسترزیس) تشکیل شده. در بسامد ثابت این تلفات با مجذور شار هسته نسبت مستقیم دارند و از آنجایی که شار هسته نیز تقریباً با ولتاژ ورودی نسبت مستقیم دارد این تلفات را می‌توان به صورت مقاومتی موازی با مدار ترانسفورماتور نشان داد. این مقاومت همان RC است.

هسته‌ایی با نفوذپذیری محدود نیازمند جریان IM خواهد بود تا همچنان شار مغناطیسی را در هسته برقرار کند؛ بنابراین تغییرات در جریان مغناطیس کننده با تغییرات در شار مغناطیسی هم فاز خواهد بود و به دلیل اشباع پذیر بودن هسته، رابطه بین این دو خطی نخواهد بود. با این حال برای ساده کردن این تأثیرات در بیشتر مدارهای معادل این رابطه خطی در نظر گرفته می‌شود. در منابع سینوسی شار مغناطیسی ۹۰ درجه از ولتاژ القایی عقبتر خواهد بود، بنابراین این اثر را می‌توان با القاگر XM در مدار نشان داد که به طور موازی با تلفات آهنی هسته RC قرار می‌گیرد. RC و XM را در برخی موارد با هم به صورت یک شاخه در نظر می‌گیرند و آن را شاخه مغناطیس کننده می‌نامند. اگر سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور را مدار باز کنیم تمامی جریان عبوری از اولیه ترانسفورماتور جریان I0 خواهد بود که از شاخه مغناطیس کننده عبور خواهد کرد این جریان را جریان بی‌باری نیز می‌نامند.

مقاومت‌های موجود در طرف ثانویه یعنی RS و XS نیز باید به طرف اولیه منتقل شوند. این مقاومت‌ها در واقع معادل تلفات مسی و پراکندگی در طرف ثانویه هستند و به صورت سری با سیم پیچ ثانویه قرار می‌گیرند.

مدار معادل حاصل را مدار معادل دقیق می‌نامند گرچه در این مدار معادل نیز از برخی ملاحظات پیچیده مانند اثرات غیرخطی چشم پوشی می‌کند.

انواع

ساخت انواع مختلف ترانسفورماتورها به منظور رفع اهداف استفاده از آنها در کاربردهای متفاوت می‌باشد. در این میان برخی از انواع ترانسفورماتورها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که می‌توان به نمونه‌ها زیر اشاره کرد:

ترانس تطبیق امپدانس

ترانس ولتاژ

ترانس جریان

ترانس هستهٔ هوایی

راکتور اشباع

ترانس v شکل یا اسکاتT

ترانس تفضلی با متغیر خطی

 

دانلود ترانسفورماتور یا ترانسفورمر چیست

ترانسفورماتور یا ترانسفورمر چیست این تحقیق در مورد ترانسفورماتور یا ترانسفورمر در 70 صفحه و در قالب ورد می باشد

دسته بندی	برق
فرمت فایل	docx
حجم فایل	1069 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	70

ترانسفورماتور یا ترانسفورمر چیست


در دستگاه های الکترونیکی جدید چون از ترانزیستور و قطعات نیمه هادی استفاده می شود و اینگونه مدارها به ولتاژهای کم نیاز دارند ، ترانس تغذیه عموماً کاهنده است . در اینگونه ترانس ها هم بر حسب نیاز ، ثانویه ممکن است چند سر با ولتاژهای مختلف داشته باشد . یک مزیت استفاده از ترانس در قسمت تغذیه دستگاه ها ، ایزوله شدن مدار از برق شهر است . به این معنی که چون فاز برق شهر نسبت به زمین ولتاژ دارد تماس بدن با سیم فاز خطر برق گرفتگی را ممکن می سازد . ولی استفاده از ترانس خطر برق گرفتگی را از بین می برد ، چرا که سیم پیچ اولیه با سیم پیچ ثانویه هیچ گونه تماس الکتریکی نداشته و بنابراین سیم های ثانویه ترانس نسبت به زمین ولتاژ ندارند و مستقل از مقدار ولتاژ ، تماس بدن با هر یک از سرهای ثانویه ، خطر برق گرفتگی ایجاد نمی کند . به همین علت در بعضی از موارد از ترانس یک به یک استفاده می شود . به این معنی که ترانس اگر چه 220 ولت به 220 ولت است ولی هیچ یک از سرهای ثانویه نسبت به زمین ولتاژ ندارند . به همین علت به ترانس یک به یک ، ترانس ایزولاسیون می گویند . در شکل های (7) و (8) سمبل های مداری دو نمونه ترانس تغذیه معمولی نمایش داده شده است .

 

شکل (7)

 

شکل (8)



در یک ترانس تغذیه علاوه بر معین بودن مشخصه نسبت ولتاژ ، می بایست معین شود که جریان نامی ترانس چقدر است ؟ معمولاً میزان جریان نامی ثانویه را برای ترانس تغذیه معین می کنند . مثلاً اگر گفته شود ترانس 220v به 12v و یک آمپر ، به این معنی است که این ترانس برای جریان یک آمپر در ثانویه طراحی شده است و بنابراین نباید بیشتر از یک آمپر از آن کشیده شود . گاهی اوقات به جای مشخص کردن جریان ، توان ترانس و به عبارتی ولت آمپر آن قید می شود . مثلاً اگر گفته شود ترانس220v به 18v و 90 وات ، به این معناست که ترانس برای حداکثر بار 90 وات طراحی شده است . بنابراین با داشتن مقدار ولتاژ ثانویه و رابطه توان ، جریان ثانویه به صورت زیر محاسبه می شود .

 

       
در نتیجه حداکثر جریان مجاز ثانویه این ترانسفورماتور 5A است .


البته در عمل می توان برای زمان کوتاهی ، از ترانس جریانی بیش از جریان نامی کشید ولی باید توجه نمود که کشیدن جریان بیش از مقدار نامی از یک ترانس باعث می شود که ترانس بیشتر از حالت عادی گرم شود و این باعث کاهش طول عمر آن می گردد . در نهایت اگر ثانویه ترانس را اتصال کوتاه کنیم جریانی به مقدار چندین برابر جریان نامی از ثانویه عبور می کند که به آن جریان اتصال کوتاه می گویند . اگر این اتصال کوتاه ادامه داشته باشد ترانس پس از مدت زمان کوتاهی خراب می شود . در این حالت به علت بیش از حد گرم شدن ترانس بوی شالاک ( رنگ عایق سیم های مسی ) به مشام می رسد و ترانس به شدت داغ می کند . نکته دیگر در مورد ترانس تغذیه این است که ولتاژ مشخص شده برای ثانویه ترانس ، به ازای جریان نامی ترانس است . در حالت بی باری ، ولتاژ ثانویه مقداری ( حدود 10% ) از ولتاژ مشخص شده بیشتر می باشد . به عنوان مثال یک ترانس 12 ولت ، در حالت بی باری در ثانویه دارای ولتاژی حدود 13 تا 14 ولت است و پس از کشیدن جریان نامی از آن باید ولتاژ ثانویه به حدود 12 ولت برسد .

خرابی های ترانس تغذیه : خرابی های ترانس تغذیه معمولاً یکی از موارد زیر می باشد .
1 - قطع شدن سیم پیچ های اولیه و ثانویه
2 - نیم سوز شدن ( اتصال کوتاه ناقص در سیم پیچ ها )
3 - اتصال کوتاه کامل
همه معایب ترانس معمولاً در اثر اضافه بار به وجود می آیند . اضافه بار یعنی اینکه جریان کشیده شده از ترانس از جریان نامی ترانس بیشتر باشد و بر حسب مقدار و مدت زمان اضافه بار ممکن است یکی از اشکالات فوق ایجاد شود . قطع شدن سیم پیچ اولیه و یا ثانویه باعث می شود وقتی اولیه را به برق متصل می کنیم در ثانویه هیچ ولتاژی ظاهر نشود . برای تحقیق خرابی مزبور می توان اولیه را از برق قطع کرده ، سیم پیچ های اولیه و ثانویه را به کمک اهم متر آزمایش نمود . در صورت قطع بودن سیم پیچ ، مقاومت بی نهایت قرائت می شود . مقاومت اهمی سیم پیچ های ترانس های تغذیه ، بر حسب توان نامی شان متفاوت است . هر چه توان ترانس بیشتر باشد مقاومت اهمی سیم پیچ هایش کمتر است . چرا که سیم های ضخیم تری برای سیم پیچ ها استفاده می نمایند . ترانس های تغذیه کاهنده معمولی دارای مقاومت چند ده تا چند صد اهم در اولیه و چند اهم در ثانویه می باشند . توجه نمایید که مقاومت سیم پیچ های اولیه ترانس های تغذیه کاهنده از مقاومت سیم پیچ های ثانویه بیشتر است . چرا که هم تعداد دور اولیه بیشتر بوده و هم قطر سیم پیچ آن کمتر است . زیرا همانطور که می دانید این نوع ترانس ها به علت کاهنده بودن ولتاژ ، افزاینده جریان هستند و بنابراین سیم پیچ ثانویه آنها از سیم پیچ اولیه ضخیم تر است . عیب معمول دیگر در ترانس های تغذیه ، نیم سوز شدن سیم پیچ ها است . در این حالت ترانس در خروجی ولتاژی کمتر از مقدار نامی داشته و در ضمن در حین کار بیش از حد داغ می شود و حتی بوی سوختگی به مشام می رسد . ادامه کار چنین ترانسی باعث اتصال کوتاه کامل و یا قطع کامل سیم پیچ مربوطه می گردد . همچنین از دیگر عیوب ترانس ، اتصال کوتاه شدن یکی از سیم پیچ ها با بدنه و یا اتصال بین سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه است که با اهم متر باید تحقیق شود.

برو به بخش دوم ترانسفورماتور

ترانسفورماتور (Transformer)ها قطعات الکتریکی پرکاربردی هستند که حتما آنها را در اطراف خود دیده ایم . می دانیم که بخش عمده ای از برقی ( یا همان انرژی الکتریکی) که مردم در سراسر جهان از آن استفاده می کنند ، به وسیله مراکزی همچون نیروگاه های بخار ، هسته‌ای ، آب و بادی تولید می‌گردند. در این نیروگاه ها توربین ها و جایگزین کننده ها (آلترناتیو ها) ی سه فازی وجود دارند که ولتاژ تولید شده توسط ژنراتورها را تا مقداری که برای جابه جایی از نیروگاه تا محل مصرف مورد نیاز است ( و همچنین تا مقداری که تولیدش به صرفه باشد) بالا می برند . بعضی وقت ها هم ممکن است چندین نیروگاه تولید برق توسط شبکه ای به هم می پیوندند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز شهرها و مناطق دیگر را بدون قطعی و به مقداری که لازم است تامین کنند .
 

 

 


حال نوبت به کار بردن ترانسفورماتور هاست . وقتی که کمی از نیروگاه ها فاصله بگیریم به مناطق مصرف برق می رسیم . در این مناطق که عموما منازل و کارخانجات هستند لازم است تا ولتاژ برق کمی تغییر کند (که معمولا کاهش می یابد) تا بتوان از آن استفاده کرد . این افزایش یا کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتورها صورت می گیرد.

 

 

 از آنجا که استفاده مستقیم همه مصرف کننده‌ های یک شهر از انرژی تولید شده توسط مراکز اصلی توزیع (که همان نیروگاه ها هستند) امکان پذیر نبوده ، نیازمند اتلاف  هزینه و افت ولتاژ زیادی می باشد .

به همین دلیل تقسیم بندی به این صورت انجام می شود که یک پست توزیع اصلی انرژی اش را به چند پست کوچکتر (پست های درون شهر) تحویل می دهد که هر کدام از این پست ها، خود نیز انرژی چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه‌ای) را تامین می کند . به این ترتیب انرژی الکتریکی برای مشترکان قابل استفاده می شود .در هر یک از این پست های توزیع کننده برق انواع مختلفی از ترانس های توزیع کننده و مبدل ولتاژ به کار گرفته شده است .

بطور کلی در تبدیل و پخش انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها نقش مهم و اساسی دارند و نباید نقش آنها را کمتر از شبکه انتقال و یا تولید نیرو دانست . خوشبختانه به خاطر این که در ترانزیستور ها از قطعات دینامیکی کمی استفاده شده است ، معمولا این دستگاه ها مشکلات و آسیب پذیری کمی دارند . البته نباید این گونه استنباط شود که ترانزیستور ها نیاز به حفاظت ، نگهداری و سرویس ندارند .حال به طور  مختصر به بیان تعریفی از ترانسفورماتورها می پردازیم .اگر بخواهیم ترانسفورماتور را  به بیان ساده و به آن شکل که در ابتدا ساخته شدند ، تعریف کنیم ،باید گفت که ترانسفورماتور قطعه‌ای است که از دو یا چند مجموعه سیم پیچ تشکیل شده که دورن یک میدان مغناطیسی و حول ورقه‌هایی از آلیاژهای آهن که هسته ترانسفورماتور نام دارد قرارداده می شوند .

               

این مجموعه به اضافه تعدادی مقره یا بوشینگ و ایزولاتور درون محفظه ترانسفورماتورهایی که ما بر روی تیر های چراغ برق می بینیم جا سازی می شوند.
 

 

به طور کلی ، ترانسفورماتورها نقش انتقال دهنده انرژی الکتریکی را بین دو سیستم مجزا ،که هر سیستم ولتاژ و جریان خاص خود را دارد ، ایفا می کنند .که اساس این کار بر مبنای القای الکترومغناطیس است . یا می توان گفت ، ترانسفورماتور سیستمی استاتیکی می باشد که با ایجاد میدانی مغناطیسی ، ولتاژ و جریان الکتریکی را میان دو یا چند سیم پیچ جابجا می‌کند .که در این جابجایی  فرکانس ها ثابت می مانند و فقط اندازه آنها (آنهم به طور یکسان و به مقدار مشخص) تغییر می کند .

 

 

انواع ترانسفورماتورها
تقسیم بندی و درجه بندی ترانسفورماتورها قواعد کلی و خاصی نداشته و بستگی به کارخانه سازندگان و استاندارد ها در کشورهای مختلف دارد . مثلا برخی ترانسفورماتورها را بر اساس نوع کاربرد و ترتیب بهره برداری آنها دسته بندی کرده اند ، مثل ترانسفورماتورهای انتقال قدرت ، اتو ترانس و یا ترانسهای تقویتی .و برخی دیگر از ترانسفورماتورها را ، ترانس قدرت می‌نامند .این دسته از ترانسفورماتورها در سمت دوم شان فشار الکتریکی را بالا می برند  .ویا دسته ای دیگر که ترانسفورماتور اینسترومنتی(یا ترانس جریان و ولتاژ) نام دارند.

 

تقسیم بندی ذکر شده در بالا را می توان به گونه ای عملی تر بیان کرد .دسته اول ترانسفورماتورهای با سایز کوچک و قابل حمل که ولتاژ ضعیفی را تحمل می کنند و بیشتر برای لامپهای دستی و مانند آن به کار می روند . و دسته ای  دیگر ترانسهای خیلی بزرگ هستند که ولتاژ خروجی ژنراتورها را تبدیل به ولتاژ مورد نیاز شبکه و خطوط انتقال نیرو می کند.

 

 دسته ی آخر ترانزیستور های با سایز متوسط هستند که ترانسفورماتور های شبکه ی توزیع کننده و  انتقال از این نوع هستند و برای تبدیل ولتاژ به ولتاژهای استاندارد به کار می روند .
 ترانسها از نظر طراحی غالبا به دو دسته ی هسته‌ای و جداری تقسیم می‌شوند . ترانسها ی هسته‌ای به گونه ای طراحی شده اند که در هر سیم پیچ شامل دو قسمت است . یک قسمت از نوع سیم پیچ فشار ضعیف و قسمت دیگر از سیم پیچ فشار قوی است که هر یک بر روی یکی از بازوهای ترانس هسته‌ای قرار می گیرند .

در ترانسفورماتور های جداری ، سیم پیچ ها در حالی روی یک هسته پیچیده می شوند که نیمی از مدار فلزی مغناطیسی به یک طرف هسته و نصف دیگر از طرف دیگر به هسته وصل می‌شود.
در بیشتر مواقع ترانسفورماتور های جداری برای ولتاژ ورودی ضعیف و خروجی بزرگ تعبیه می شوند ولی نوع هسته‌ای ببشتر برای ولتاژ ورودی قوی با خروجی کوچک استفاده می شوند. (در حالت های سه فازه یا ت

دانلود پاورپوینت ترانسفورماتور چیست

پاورپوینت ترانسفورماتور چیست این پاورپوینت در مورد ترانسفورماتور یا ترانسفورمر در 42 اسلاید می باشد

دسته بندی	برق
فرمت فایل	pptx
حجم فایل	535 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	42

پاورپوینت ترانسفورماتور چیست

تعاریف ساده شده بالا از بسیاری از مباحث پیچیده درباره ترانسفورماتورها گذشته‌است.

در یک ترانسفورماتور آرمانی، ترانسفورماتور دارای یک هسته بدون مقاومت مغناطیسی و دو سیم‌پیچ بدون مقاومت الکتریکی است. زمانی که ولتاژ به ورودی‌های اولیه ترانسفورماتور اعمال می‌شود برای به وجود آمدن شار در مدار مغناطیسی هسته، جریانی کوچکی در سیم‌پیچ اولیه جاری می‌شود. از آنجایی که در ترانسفورماتور ایده‌آل هسته فاقد مقاومت مغناطیسی است این جریان قابل چشم پوشی خواهد بود در حالی که در یک ترانسفورماتور واقعی این جریان بخشی از تلفات ترانسفورماتور را تشکیل خواهد داد.

ملاحظات عملی

شار پراکندگی

در یک ترانسفورماتور آرمانی شار مغناطیسی تولید توسط سیم‌پیچ اول به طور کامل توسط سیم‌پیچ دوم جذب می‌شود اما در واقع بخشی از شار مغناطیسی در فضای اطراف پراکنده می‌شود. به شاری که در حین انتقال از مسیر خود جدا می‌شود شار پراکندگی (leakage flux) می‌گویند. این شار پراکندگی موجب به وجود آمده اثر خود القا در سیم‌پیچ‌ها می‌شود و به این ترتیب موجب می‌شود که در هر سیکل، انرژی در سیم‌پیچ ذخیره شده و در نیمه پایانی سیکل آزاد شود. این اثر به طور مستقیم باعث ایجاد افت توان نخواهد شد اما به دلیل ایجاد اختلاف فاز موجب ایجاد مشکلاتی در تنظیم ولتاژ خواهد شد و به این ترتیب باعث خواهد شد تا ولتاژ ثانویه دقیقاً نسبت واقعی خود با ولتاژ اولیه حفظ نکند؛ این اثر به ویژه در بارهای بزرگ خود را نشان خواهد داد. به همین دلیل ترانسفورماتورهای توزیع طوری ساخته می‌شوند تا کمترین میزان تلفات پراکندگی را داشته باشند.

با این حال در برخی کاربردها، وجود تلفات پراکندگی بالا پسندیده‌است. در این ترانسفورماتورها با استفاده از روش‌هایی مانند ایجاد مسیرهای مغناطیسی طولانی، شکاف‌های هوایی یا مسیرهای فرعی مغناطیسی اقدام به افزایش شار پراکندگی می‌کنند. دلیل افزایش عمدی تلفات پراکندگی در این ترانسفورماتورها قابلیت بالای این نوع ترانسفورماتورها در تحمل اتصال کوتاه است. از این گونه ترانسفورماتورها برای تغذیه بارهای دارای مقاومت منفیمانند دستگاه‌های جوش (یا دیگر تجهیزات استفاده کننده از قوس الکتریکی)، لامپ‌های بخار جیوه و تابلوهای نئون یا ایجاد ایمنی در بارهایی که احتمال بروز اتصال کوتاه در آنها زیاد است استفاده می‌شود.

تأثیر بسامد

مشتق زمان در قانون فاراده نشان می‌دهد که شار در یک سیم‌پیچ، برابر انتگرال ولتاژ ورودی است. در یک ترانسفورماتور ایده‌آل افزایش شار در سیم‌پیچ به طور خطی در نظر گرفته می‌شود اما در عمل شار مغناطیسی با سرعت نسبتاً زیاد افزایش پیدا می‌کند این افزایش تا جایی ادامه دارد که شار به نقطه اشباع مغناطیسی هسته می‌رسد. به خاطر افزایش ناگهانی جریان مغناطیس کننده در یک ترانسفورماتور واقعی، همه ترانسفورماتورها باید همیشه با جریان متناوب سینوسی (نه پالسی) تغذیه شوند.

معادله عمومی EMF برای ترانسفورماتورها

اگر شار مغناطیسی را سینوسی در نظر بگیریم رابطه بین ولتاژ E، بسامد منبع f، تعداد دور N، سطح مقطع هسته A و ماکزیمم چگالی مغناطیسی B از رابطه عمومی EMF و به صورت زیر به دست می‌آید:
 

برای یک ترانسفورماتور در چگالی مغناطیسی ثابت، EMF با افزایش بسامد افزایش می‌یابد که تأثیر آن را می‌توان از معادله عمومی EMF محاسبه کرد؛ بنابراین با استفاده از ترانسفورماتورها در بسامد بالاتر می‌توان بهره‌وری آنها را نسبت به وزن‌شان افزایش داد چراکه یک ترانسفورماتور با حجم هسته ثابت در بسامد بالاتر می‌تواند میزان توان بیشتری را بین سیم‌پیچ‌ها جابجا کند و تعداد دور سیم‌پیچ کمتری نیز برای ایجاد یک امپدانس ثابت نیاز خواهد بود. با این حال افزایش بسامد می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات مضاعف مانند تلفات هسته و اثر سطحی در سیستم شود. در هواپیماها و برخی تجهیزات نظامی از بسامد ۴۰۰ هرتز استفاده می‌شود چرا که با این کار گذشته از افزایش برخی تلفات می‌توان حجم تجهیزات را کاهش داد.

به طور کلی استفاده از یک ترانسفورماتور در ولتاژ نامی ولی بسامد بیش از نامی موجب کاهش جریان مغناطیس کننده می‌شود و به این ترتیب در بسامدی کمتر از بسامد نامی جریان مغناطیس کننده می‌تواند در حد زیادی افزایش یابد. البته استفاده از ترانسفورماتورها در بسامدهای بیشتر یا کمتر از بسامد نامی باید قبل از اقدام، مورد ارزیابی قرار گیرد تا شرایط ایمن برای کار ترانس مثل سنجش ولتاژها، تلفات و استفاده از سیستم خنک‌کننده خاص بررسی شود. برای مثال ترانسفورماتورها باید به وسیله رله‌های کنترل محافظتی ولتاژ به ازای بسامدمجهز شوند تا در مقابل اضافه ولتاژهای ناشی از افزایش بسامد محافظت شوند.

تلفات انرژی

یک ترانسفورماتور ایده‌آل هیچ تلفاتی نخواهد داشت و در واقع بازدهی برابر ۱۰۰٪ دارد. با این حال ترانسفورماتورهای واقعی نیز جزو بهره‌ورترین تجهیزات الکتریکی محسوب می‌شود به طوری که نمونه‌های آزمایشی ترانسفورماتورهایی که با بهره‌گیری از ابر رسانا ساخته شده‌اند به بازدهی برابر ۹۹٫۸۵٪ دست یافته‌اند. به طور کلی ترانسفورماتورهای بزرگتر از بازده بالاتری برخوردارند و ترانسفورماتورهایی که برای مصارف توزیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند از بازدهی در حدود ۹۵٪ برخوردارند در حالی که ترانسفورماتورهای کوچک مانند ترانسفورماتورهای موجود در اداپتورها بازدهی در حدود ۸۵٪ دارند. تلفات به وجود آمده در ترانسفورماتور با توجه به عوامل به وجود آورنده یا محل اتلاف انرژی به این صورت طبقه‌بندی می‌شوند:

مقاومت سیم‌پیچ‌ها

جریانی که در یک هادی جاری می‌شود با توجه به میزان مقاومت الکتریکی هادی می‌تواند موجب به وجود آمدن حرارت در محل عبور جریان شود. در بسامدهای بالاتر اثر سطحی و اثر مجاورت نیز می‌توانند تلفات مضاعفی را در ترانسفورماتور به وجود آورند.

تلفات پسماند (هیسترزیس)

هر بار که جهت جریان الکتریکی به‌خاطر وجود بسامد عوض می‌شود با توجه به جنس هسته، مقدار کمی انرژی در هسته باقی می‌ماند. به این ترتیب برای یک هسته با جنس ثابت این نوع تلفات با میزان بسامد تناسب دارد و با افزایش بسامد تلفات پسماند هسته نیز افزایش می‌یابد.

جریان گردابی


 

شکل-۳ یک ترانسفورماتور ایده‌آل به عنوان المانی در مدار

مواد فرومغناطیس معمولاً هادی‌های الکتریکی خوبی نیز هستند و بنابراین هسته ترانسفورماتور می‌تواند مانند یک مدار اتصال کوتاه شده عمل کند؛ بنابراین حتی با القای میزان کمی ولتاژ، جریان در هسته به شدت بالا می‌رود. این جریان جاری در هسته گذشته از به وجود آوردن تلفات الکتریکی موجب به وجود آمدن حرارت در هسته نیز می‌شود. جریان گردابی در هسته با مجذور بسامد منبع رابطه مستقیم و با مجذور ضخامت ورق هسته رابطه معکوس دارد. برای کاهش تلفات گردابی در هسته، هسته‌ها را ورقه ورقه کرده و آنها را نسبت به یکدیگر عایق می‌کنند.

تغییر شکل بر اثر میدان مغناطیسی

شار مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیس موجب حرکت نسبی ورقه‌های هادی نسبت به یکدیگر می‌شود. در صورت محکم نبودن این ورقه‌ها این اثر می‌تواند موجب ایجاد صدایی شبیه وز وز در هنگام کار کردن ترانسفورماتور شود به این اثر تغییر شکل بر اثر میدان مغناطیسی یا Magnetostriction می‌گویند. این اثر می‌تواند موجب به وجود آمدن گرما در اثر اصطکاک بین صفحات نیز شود.

تلفات مکانیکی

به دلیل وجود تغییر شکل بر اثر مغناطیس در یک ترانسفورماتور بین قطعات ترانسفورماتور نوعی حرکت به وجود می‌آید این تحرک نیز به نوبه خود موجب به وجود آمدن تلفات مکانیکی در ترانسفورماتور خواهد شد. در صورتی که قطعات موجود در ترانسفورماتور به خوبی در جای خود محکم نشده باشند، تحرکات مکانیکی آنها نیز افزایش یافته و در نتیجه تلفات مکانیکی نیز افزایش خواهد یافت.

مدار معادل


 

شکل-۴ مدار معادل یک تراسنفورماتور

محدودیت‌های فیزیکی یک ترانسفورماتور واقعی به صورت یک مدار نمایش داده می‌شوند. این مدار معادل از تعدادی از عوامل به وجود آورنده تلفات یا محدودیت‌ها و یک ترانسفورماتور ایده‌آل تشکیل شده‌است. تلفات توان در سیم‌پیچ یک ترانسفورماتور به طور خطی تابعی از جریان هستند و به راحتی می‌تواند آنها را به صورت مقاومت‌هایی سری با سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور نمایش داده شود؛ این مقاومت‌ها RS و RP هستند. با بررسی خواص شار پراکندگی می‌توان آن را به صورت خود القاهای XP و XS نشان داد که به صورت سری با سیم‌پیچ ایده‌آل قرار می‌گیرند. تلفات آهنی از دو نوع تلفات گردابی (فوکو) و پسماند (هیسترزیس) تشکیل شده. در بسامد ثابت این تلفات با مجذور شار هسته نسبت مستقیم دارند و از آنجایی که شار هسته نیز تقریباً با ولتاژ ورودی نسبت مستقیم دارد این تلفات را می‌توان به صورت مقاومتی موازی با مدار ترانسفورماتور نشان داد. این مقاومت همان RC است.

هسته‌ایی با نفوذپذیری محدود نیازمند جریان IM خواهد بود تا همچنان شار مغناطیسی را در هسته برقرار کند؛ بنابراین تغییرات در جریان مغناطیس کننده با تغییرات در شار مغناطیسی هم فاز خواهد بود و به دلیل اشباع پذیر بودن هسته، رابطه بین این دو خطی نخواهد بود. با این حال برای ساده کردن این تأثیرات در بیشتر مدارهای معادل این رابطه خطی در نظر گرفته می‌شود. در منابع سینوسی شار مغناطیسی ۹۰ درجه از ولتاژ القایی عقبتر خواهد بود، بنابراین این اثر را می‌توان با القاگر XM در مدار نشان داد که به طور موازی با تلفات آهنی هسته RC قرار می‌گیرد. RC و XM را در برخی موارد با هم به صورت یک شاخه در نظر می‌گیرند و آن را شاخه مغناطیس کننده می‌نامند. اگر سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور را مدار باز کنیم تمامی جریان عبوری از اولیه ترانسفورماتور جریان I0 خواهد بود که از شاخه مغناطیس کننده عبور خواهد کرد این جریان را جریان بی‌باری نیز می‌نامند.

مقاومت‌های موجود در طرف ثانویه یعنی RS و XS نیز باید به طرف اولیه منتقل شوند. این مقاومت‌ها در واقع معادل تلفات مسی و پراکندگی در طرف ثانویه هستند و به صورت سری با سیم پیچ ثانویه قرار می‌گیرند.

مدار معادل حاصل را مدار معادل دقیق می‌نامند گرچه در این مدار معادل نیز از برخی ملاحظات پیچیده مانند اثرات غیرخطی چشم پوشی می‌کند.

انواع

ساخت انواع مختلف ترانسفورماتورها به منظور رفع اهداف استفاده از آنها در کاربردهای متفاوت می‌باشد. در این میان برخی از انواع ترانسفورماتورها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که می‌توان به نمونه‌ها زیر اشاره کرد:

ترانس تطبیق امپدانس

ترانس ولتاژ

ترانس جریان

ترانس هستهٔ هوایی

راکتور اشباع

ترانس v شکل یا اسکاتT

ترانس تفضلی با متغیر خطی