اتو ترانسفورماتور چیست

اتو ترانسفورماتور یکی از اصلی‌ترین قطعات در سیستم‌های برقی است که برای تغییر ولتاژ بین دو سطح استفاده می‌شود. اصل کار اتو ترانسفورماتور بر اساس اصل الکترومغناطیسی فانویل است که توسط مایکل فارادی در سال ۱۸۳۱ کشف شد.

ساختمان ساده‌ای دارد، شامل یک روکش یکپارچه است که دو بخش سری سیم‌پیچ و یک بخش درمیان آنها را شامل می‌شود. سری سیم‌پیچ قسمتی از ترانسفورماتور است که به آن سیم‌پیچ اصلی یا سیم‌پیچ ورودی گفته می‌شود و به منبع برق متصل می‌شود. در طرف دیگر ترانسفورماتور نیز سیم‌پیچ دوم و یا سیم‌پیچ خروجی وجود دارد که به بار متصل می‌شود. بین این دو سیم‌پیچ، یک محفظه فراهم شده است که درون آن یک صفحه مغنتی قرار دارد که به یکدیگر نزدیک می‌شوند.

منظور از تغییر ولتاژ در اتو ترانسفورماتور، تغییر ولتاژ در سطوح مختلف برق است. با اتو ترانسفورماتور می‌توان ولتاژ برق را از سطح بالا به سطح پایین یا برعکس تغییر داد. علاوه بر این، اتو ترانسفورماتور می‌تواند برای تنظیم ولتاژ و جریان استفاده شود، همچنین در انتقال برق در شبکه‌های بزرگ نیز به کار می‌رود.

از کاربردهای اتو ترانسفورماتور می‌توان به استفاده در تولید برق، انتقال برق در شبکه‌های بزرگ و کوچک، تأمین برق برای ماشین‌آلات و ابزارهای صنعتی، استفاده در تراکم کننده‌های صوتی و استفاده در صنایع مختلف اشاره کرد.

استفاده از اتو ترانسفورماتور نه تنها به ما امکان تغییر ولتاژ می‌دهد بلکه برای ما بهره‌وری و انتقال ایمن‌تر برق را فراهم می‌کند. بدون این قطعه حیاتی، توزیع برق در سراسر جهان ناممکن می‌شود.

کاربرد اتو ترانسفورماتور در تابلو برق

اتو ترانسفورماتورها در تابلوهای برق کاربردهای متعددی دارند. این ترانسفورماتورها برای تغییر ولتاژ از یک مقدار به مقدار دیگر استفاده می شوند. در تابلوهای برق، اتو ترانسفورماتورها به طور عمده برای تبدیل ولتاژ سیستم اصلی به ولتاژهای کاربردی در دستگاه های مختلف استفاده می شوند.

یکی از کاربردهای معمول اتو ترانسفورماتور در تابلوهای برق، تأمین ولتاژ به موتورهاست. موتورها به ولتاژهای خاصی برای کارکرد بهینه نیاز دارند و با استفاده از اتو ترانسفورماتورها می توان ولتاژ مورد نیاز را برای موتورها فراهم کرد.

همچنین، اتو ترانسفورماتورها در سیستم های توزیع برق استفاده می شوند. این ترانسفورماتورها به منظور تغییر ولتاژ بین سطوح مختلف توزیع برق از اساسی تا فرعی یا معکوس استفاده می شوند.

علاوه بر این، اتو ترانسفورماتورها به منظور برقراری اتصال زمین در سیستم های سه فاز بدون زمین استفاده می شوند. این ترانسفورماتورها مسیر عبور جریان را ایجاد کرده و باعث تخلیه سیستم از جریان مولفه صفر می شوند.

در کل، اتو ترانسفورماتورها به عنوان یک قطعه اساسی در تابلوهای برق استفاده می شوند و کاربردهای متعددی از جمله تبدیل ولتاژ و تامین برق به سیستم های مختلف را برعهده دارند.

مزیت اتو ترانسفورماتور در تابلو برق

اتوترانسفورماتور در تابلو برق بسیار مفید است به دلیل مجموعه‌ای از مزیت‌ها که به شرح زیر است:

1. بکارگیری میزان مس پایین تر: در ساخت اتوترانسفورماتورها نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی، میزان مس به طور قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند. این موضوع علاوه بر کاهش وزن و اندازه ترانسفورماتور، باعث افزایش مقادیر عملکردی نیز می‌شود.

2. هزینه کمتر نصب، نگهداری و بهره‌برداری: با توجه به ساخت ساده‌ای که اتوترانسفورماتور دارد، علاوه بر هزینه‌ی کمتر در مراحل ساخت، نصب و نگهداری همچنین نیاز به تعمیرات کمتری دارد که منجر به کاهش هزینه‌ها می‌شود.

3. استفاده از تعداد دور کمتر: در برخی موارد، نیاز به تغییر تعداد دور ولتاژ از طریق ترانسفورماتور وجود دارد. استفاده از اتوترانسفورماتورها با تمامی خصوصیات و توانایی‌های خود، نیاز به تعداد دور کمتری دارد و این امر همراه با صرفه‌جویی در مصرف انرژی است.

4. بازدهی بالا: اتوترانسفورماتورها در مقایسه با سایر ترانسفورماتورها، بازدهی بالاتری دارند. این بازدهی بالا باعث کاهش تلفات موجود در سیستم و بهره‌وری بهتر می‌شود.

5. تنظیم ولتاژ بهتر: اتوترانسفورماتورها، قابلیت تنظیم ولتاژ را به خوبی دارند. این امر از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا امکان تنظیم ولتاژ در سیستم‌های برق باعث افزایش کارایی و انعطاف‌پذیری سیستم می‌شود.

6. تلفات کمتر و بهره‌وری بالاتر: از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های اتوترانسفورماتورها، کاهش تلفات و افزایش بهره‌وری است. این ویژگی باعث کاهش مصرف انرژی و توان مفید است.

7. تغییر بودن خروجی ولتاژ: در برخی موارد نیاز به تغییر ولتاژ خروجی وجود دارد. اتوترانسفورماتورها با در نظر گرفتن تمامی ویژگی‌هایی که دارند، به راحتی قابلیت تغییر ولتاژ را دارند، که این امر بسیار مفید و عملکردی است.

8. مقرون به صرفه بودن: استفاده از اتوترانسفورماتورها در تابلو برق نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی، میزان مصرف برق کمتری دارد. همچنین در ساخت و نصب آن‌ها میزان جنس‌های فلزی کمتری مورد نیاز است که به تبع آن، هزینه‌های کمتری نیز باید به عنوان هزینه‌های ساخت در نظر گرفته شود.

بنابراین، استفاده از اتوترانسفورماتورها در تابلو برق نسبت به سایر ترانسفورماتورها بهبودهای زیادی را در عملکرد سیستم برق ایجاد می‌کند و به لحاظ مصرف انرژی، کیفیت تحویل برق و هزینه‌های ساخت و نگهداری، گزینه بهتری است.

مزایای اتوترانسفورماتور نسبت به ترانسفورماتور ایزوله

اتوترانسفورماتور در مقایسه با ترانسفورماتور ایزوله به دلیل مزایای زیر، متنی کام و کاربردی است:

1- مصرف سیم کمتر: در اتوترانسفورماتور، پیچ‌های اولیه و ثانویه دارای بخش مشترک هستند. این باعث می‌شود که نیاز به سیم کمتری در ساخت و اجرای آن وجود داشته باشد. این امر در نهایت منجر به صرفه‌جویی در هزینه و نیز جایگاه فیزیکی کمتری برای نصب اتوترانسفورماتور داشته باشد.

2- کاهش حجم هسته فلزی: با توجه به اینکه هسته فلزی اتوترانسفورماتور توسط هر دو پیچ انتقال نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرد، حجم آن کمتر از ترانسفورماتور ایزوله است. این امر باعث می‌شود که اتوترانسفورماتور از نظر حجمی کوچکتر و جمع و جورتر باشد.

در نتیجه، اتوترانسفورماتور با مشخصات ورودی و خروجی یکسان با ترانسفورماتور ایزوله، مزایای کاربردی و عملکردی بیشتری دارد. از طرفی هزینه تولید اتوترانسفورماتور نیز کمتر است که باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی و نگهداری آن می‌شود.

معایب اتوترانسفورماتور نسبت به ترانسفورماتور ایزوله

اتوترانسفورماتورها نسبت به ترانسفورماتورهای ایزوله معایبی دارند که ممکن است در برخی موارد کاربرد این ترانسفورماتورها را محدود کند. معایب اتوترانسفورماتور نسبت به ترانسفورماتور ایزوله عبارتند از:

1. عدم ایزوله بودن: یکی از اصلی‌ترین معایب اتوترانسفورماتورها عدم ایزوله بودن است. در این نوع ترانسفورماتورها، سیم اولیه و ثانویه به وسیله اتصال الکتریکی به هم متصل می‌شوند و به همین دلیل، انرژی در سیم‌های ثانویه همیشه به نسبت سیم‌های اولیه قابل دسترس است. این موضوع می‌تواند در برخی موارد خطرناک باشد، زیرا اگر کسی به سیم‌های ثانویه دست زند، ممکن است با برق گرفتگی مواجه شود.

2. وجود برق در سیمهای ثانویه: یکی دیگر از معایب اتوترانسفورماتورها وجود برق در سیم‌های ثانویه است. این بدان معنی است که اگر به سیم‌های ثانویه لمس کنید یا با آنها در تماس باشید، می‌توانید برق را احساس کنید. این موضوع خطراتی را برای افراد مربوطه ایجاد می‌کند و ممکن است در مواردی که برق گرفتگی ممنوع است، این نوع ترانسفورماتورها قابل استفاده نباشند.

ترانسفورماتورهای ایزوله به دلیل کاملاً ایزوله بودن بین قسمت‌های اولیه و ثانویه، در برخی موارد امکانات امنیتی بیشتری را ارائه می‌دهند. بنابراین، در تأسیسات حساس مثل بیمارستان‌ها یا محل‌های دیگر که نباید برق گرفتگی رخ دهد، از ترانسفورماتورهای ایزوله استفاده می‌شود.

سیم پیچ ها اتوترانسفورماتورها

سیم پیچ در اتوترانسفورماتورها نقش بسیار مهمی دارد. در این نوع ترانسفورماتورها، تنها از یک سیم پیچ استفاده می شود که هم وظیفه سیم پیچ اولیه را بر عهده دارد و هم وظیفه سیم پیچ ثانویه را انجام می دهد. این باعث می شود که ساختار اتوترانسفورماتورها ساده تر و پرکاربردتر باشد.

در اتوترانسفورماتورها، سیم پیچ AB دارای تعدادی دور سیم است که به عنوان سیم پیچ اولیه شمارش می شود. این سیم پیچ ها از یک نقطه C جدا می شوند و بخش BC به عنوان سیم پیچ ثانویه در نظر گرفته می شود. اگر تعداد دورهای سیم بین فاصله B و C را N2 بنامیم، با اعمال ولتاژ اولیه بین A و C، ولتاژ هر دور سیم پیچ با تقسیم ولتاژ اولیه V1 بر N1 به دست می آید. همچنین، برای محاسبه ولتاژ در بخش BC نیز باید V1 را در تعداد دورهای قسمت BC ضرب کرد.

در زمانی که اتوترانسفورماتور روشن است، جریانی بین فاصله BC جریان می یابد که از تفاوت جریان اولیه و جریان ثانویه ناشی می شود.

از مزایای استفاده از اتوترانسفورماتورها عبور جریان بین فاصله B و C است که این جریان باعث از بین رفتن خطرات ناشی از نقص در همزننده و همچنین بهبود عملکرد ترانسفورماتور می شود. همچنین، به دلیل ساختار ساده اتوترانسفورماتورها، هزینه تولید آنها کمتر و کارایی آنها بیشتر است.

به طور خلاصه، سیم پیچ در اتوترانسفورماتورها نقش مهمی در انتقال انرژی بین سیستم های برقی دارد. با استفاده از یک سیم پیچ و بهره گیری از ترکیب مناسبی از دورها و ولتاژ ها، اتوترانسفورماتورها قادر به انتقال برق با کارایی بالا و ساختار ساده و کم هزینه هستند.