ترانسفورماتور قدرت چیست؟ هدف، انواع و رده‌بندی‌ها

در این صفحه

الف ترانسفورماتور قدرت یک دستگاه الکتریکی ایستا است که توان جریان متناوب را بین مدارها از طریق القای الکترومغناطیسی منتقل می‌کند و معمولاً سطوح ولتاژ و جریان را بدون تغییر فرکانس تغییر می‌دهد. هدف اصلی آن انتقال توان در مقیاس بزرگ است: افزایش ولتاژ بین تولید و انتقال، کاهش آن بین سطوح شبکه، یا تأمین انرژی یک سیستم الکتریکی صنعتی بزرگ.

یک ترانسفورماتور قدرت معمولی لزوماً جریان AC را به DC تبدیل نمی‌کند. یکسوسازها و مبدل‌های الکترونیک قدرت این وظیفه را انجام می‌دهند. همچنین انرژی الکتریکی تولید نمی‌کند؛ صرف‌نظر از تلفات، توان ظاهری منتقل‌شده از طریق سیم‌پیچ‌های آن، تابع همان رابطه ولتاژ-جریان در هر دو سمت است.

نگاهی اجمالی به نقش ترانسفورماتور قدرت

است	پاسخ کاربردی
ترانسفورماتور قدرت چه چیزی را تغییر می‌دهد؟	سطوح ولتاژ و جریان AC، بر اساس نسبت سیم‌پیچ و شرایط عملیاتی آن
چه چیزی معمولاً ثابت می‌ماند؟	فرکانس؛ جابه‌جایی فاز ممکن است بسته به نوع اتصال سیم‌پیچ و گروه برداری تغییر کند
در کجا استفاده می‌شود؟	نیروگاه‌ها، پست‌های انتقال، اتصالات شبکه، پست‌های توزیع اصلی و سیستم‌های الکتریکی صنعتی بزرگ
آیا می‌تواند ولتاژ را افزایش یا کاهش دهد؟	بله. عملکرد آن به این بستگی دارد که کدام سیم‌پیچ برق‌دار شود و ترانسفورماتور چگونه طراحی و به‌کار گرفته شود
آیا هر ترانسفورماتوری یک ترانسفورماتور قدرت است؟	خیر. ترانسفورماتورهای توزیع، ابزار دقیق، ایزولاسیون، کنترل، مبدل، کششی، کوره‌ای و سایر ترانسفورماتورها وظایف و الزامات کاربردی متمایزی دارند
آیا یک حد آستانه MVA جهانی وجود دارد؟	خیر. استانداردها، شرکت‌های برق، تولیدکنندگان و پروژه‌ها، تجهیزات را بر اساس دامنه و وظیفه و همچنین ظرفیت نامی طبقه‌بندی می‌کنند
چه چیزی یک مشخصات فنی قابل استفاده را تعریف می‌کند؟	توان نامی، نسبت ولتاژ، فرکانس، فاز، اتصال، امپدانس، تپ‌ها، خنک‌کنندگی، عایق‌بندی، تلفات، افزایش دما، ظرفیت تحمل خطا، تجهیزات جانبی و استانداردهای قابل اعمال

عبارت ترانسفورماتور قدرت بنابراین زمانی بیشترین کارایی را دارد که توصیف‌کننده موارد زیر برای ترانسفورماتور باشد: وظیفه سیستم و زمینه مشخصات فنی, ، نه صرفاً یک مخزن بزرگ‌ظاهر یا یک آستانه ظرفیت واحد.

یک ترانسفورماتور قدرت در کجای سیستم الکتریکی قرار می‌گیرد؟

سیستم‌های قدرت از چندین مرحله تبدیل استفاده می‌کنند، زیرا تولید، انتقال از راه دور، توزیع منطقه‌ای و بهره‌برداری نهایی، در یک ولتاژ مشترک به طور بهینه عمل نمی‌کنند.

نیروگاه تولید
      ↓
ترانسفورماتور افزاینده ژنراتور
      ↓
شبکه انتقال ولتاژ بالا
      ↓
ترانسفورماتور پست انتقال یا اتصال متقابل
      ↓
شبکه فوق توزیع / ولتاژ متوسط
      ↓
ترانسفورماتور توزیع
      ↓
مصرف‌کنندگان و تجهیزات ولتاژ پایین

مسیر سیستم الکتریکی از تولید، از طریق ترانسفورماتورهای قدرت افزاینده و پست، تا ترانسفورماتور توزیع و بارهای محلی.

سطوح دقیق ولتاژ و تعداد مراحل بسته به کشور، شرکت برق، محل و بار متفاوت است. نکته مهم، سلسله‌مراتب است: ترانسفورماتورهای قدرت سطوح اصلی شبکه را به هم متصل می‌کنند، در حالی که ترانسفورماتورهای توزیع معمولاً با تبدیل نهایی ولتاژ در نزدیکی کاربران نهایی مرتبط هستند.

تأسیسات صنعتی بزرگ می‌توانند سلسله‌مراتب داخلی مشابهی داشته باشند. یک ترانسفورماتور سایت ممکن است ولتاژ بالا یا متوسط شبکه را دریافت کرده و برق تابلوهای برق کارخانه، درایوهای بزرگ، کوره‌ها، زیرساخت‌های مرکز داده یا چندین پست فشار ضعیف را تأمین کند. بنابراین، ترانسفورماتور باید با تجهیزات سوئیچینگ و حفاظت در برابر نوسان بالادست، تابلوهای برق ثانویه، کابل‌ها یا باس‌داکت‌ها، سیستم ارتینگ و رله‌های حفاظتی هماهنگ شود.

هدف از ترانسفورماتور قدرت چیست؟

عملکرد اصلی، قرار دادن توان الکتریکی در سطح ولتاژ مورد نیاز برای بخش بعدی سیستم است. این امر از چهار هدف مهندسی مرتبط پشتیبانی می‌کند.

افزایش ولتاژ برای انتقال بهینه و انبوه انرژی

برای یک توان اکتیو و ضریب توان مشخص، افزایش ولتاژ خط سه‌فاز، جریان مورد نیاز برای انتقال آن توان را کاهش می‌دهد. جریان کمتر، گرمایش هادی را کاهش می‌دهد زیرا تلفات مقاومتی خط با مجذور جریان تغییر می‌کند. به همین دلیل است که ترانسفورماتورهای افزاینده ژنراتور، واحدهای تولید برق را به شبکه‌های انتقال ولتاژ بالا متصل می‌کنند.

خود ترانسفورماتور همچنان دارای تلفات است و تصمیم‌گیری در مورد شبکه نیز به عایق‌بندی، فواصل هوایی، تجهیزات سوئیچینگ، هادی، پایداری و الزامات اقتصادی بستگی دارد. راهنمای VIOX برای ولتاژ، جریان و تلفات خط رابطه جریان و تلفات را به‌طور جداگانه توسعه می‌دهد.

ولتاژ پایین‌تر بین سطوح شبکه

ولتاژ انتقال را نمی‌توان مستقیماً به فیدرهای توزیع یا تجهیزات مصرف‌کننده اعمال کرد. ترانسفورماتورهای پست، ولتاژ را در چند مرحله کاهش می‌دهند تا هر بخش از شبکه بتواند از تجهیزاتی با سطوح عایقی، ظرفیت تحمل خطا، سطح مقطع هادی و فواصل ایمنی مناسب استفاده کند.

ایجاد یک اتصال سیم‌پیچی مشخص و مرجع سیستم

یک ترانسفورماتور سه‌فاز کاری فراتر از تغییر دامنه ولتاژ انجام می‌دهد. اتصالات سیم‌پیچی آن، جابه‌جایی فاز، در دسترس بودن نول، رفتار توالی صفر و نحوه تعامل ترانسفورماتور با طرح‌های ارتینگ و حفاظتی را تعیین می‌کند. بنابراین، گروه برداری یک پارامتر سیستمی است، نه جزئیاتی از کاتالوگ که بتوان آن را به‌صورت مجزا انتخاب کرد.

پشتیبانی از کنترل ولتاژ و بهره‌برداری از شبکه

سیم‌پیچی‌های دارای تپ (انشعاب) امکان تنظیم نسبت دور مؤثر را فراهم می‌کنند. آرایش تپ‌های خارج از مدار (off-circuit) مستلزم بی‌برق کردن ترانسفورماتور پیش از تغییر وضعیت است. تپ‌چنجر تحت بار (on-load)، در صورت وجود، تپ‌ها را در حین عبور جریان بار و در محدوده طراحی عملیاتی خود تغییر می‌دهد. محدوده تپ، اندازه گام، روش کنترل و هماهنگی سیستم، مختص هر پروژه است.

ترانسفورماتور قدرت چگونه کار می‌کند؟

هنگامی که ولتاژ متناوب به سیم‌پیچ اولیه اعمال می‌شود، جریان حاصل، شار مغناطیسی متناوب را در هسته ایجاد می‌کند. آن شار متغیر، سیم‌پیچ ثانویه را قطع کرده و ولتاژی را القا می‌کند. برای یک ترانسفورماتور ایده‌آل، نسبت ولتاژ از نسبت دور پیروی می‌کند:

V₁ / V₂ ≈ N₁ / N₂

کجا پنجم نشان‌دهنده ولتاژ سیم‌پیچ و ن نشان‌دهنده تعداد دور است. جریان تقریباً در جهت معکوس تغییر می‌کند تا توان به جای چند برابر شدن، منتقل شود. یک ترانسفورماتور واقعی همچنین دارای مقاومت سیم‌پیچ، راکتانس نشتی، جریان تحریک، تلفات هسته، تلفات پراکندگی و محدودیت‌های حرارتی است.

این جهت‌گیری برای هاب کافی است. برای شار، ولتاژ القایی، نسبت دور، تلفات و نقش فیزیکی هسته و سیم‌پیچ‌ها، از راهنمای اختصاصی استفاده کنید: ترانسفورماتور الکتریکی چگونه کار می‌کند؟.

ترانسفورماتور قدرت در مقابل ترانسفورماتور توزیع در مقابل ترانسفورماتور ابزار دقیق

این اصطلاحات در گفتار روزمره هم‌پوشانی دارند، اما وظیفه مهندسی یکسانی را توصیف نمی‌کنند.

مرز	ترانسفورماتور قدرت	ترانسفورماتور توزیع	ترانسفورماتور ابزار دقیق
وظیفه اصلی	انتقال توان عمده بین سطوح ولتاژ اصلی سیستم الکتریکی	ارائه تبدیل نهایی یا نزدیک به نهایی برای یک مدار توزیع و بارهای محلی	بازتولید جریان یا ولتاژ در یک مقدار مقیاس‌بندی‌شده و تعریف‌شده برای اندازه‌گیری و حفاظت
موقعیت	تولید، انتقال، پست اصلی، یا شبکه صنعتی بزرگ	سیستم توزیع برق، پست محلی، تیر برق، ترانسفورماتور زمینی، ساختمان، یا نقطه توزیع صنعتی	متصل به مدار قدرت اندازه‌گیری‌شده و تجهیزات یا رله‌های ثانویه
خروجی خدمت‌رسانی می‌کند به	بخش دیگری از سیستم قدرت یا سیستم بار اصلی	شبکه توزیع محلی یا بارهای مصرفی	مدارهای اندازه‌گیری، پایش، کنترل و حفاظت
کانون بار	وظیفه سیستم‌های کلان، دیسپاچینگ شبکه، قابلیت اطمینان، ظرفیت اتصال کوتاه، تنظیم و تلفات	پروفیل بار شبانه‌روزی، تلفات بی‌باری، تنظیم ولتاژ محلی، نصب و بهره‌وری چرخه عمر	کلاس دقت، نسبت، بار، عایق‌بندی، عملکرد گذرا یا حفاظتی
عبارت رتبه‌بندی رایج	kVA یا MVA، به علاوه رتبه‌بندی‌های ولتاژ و سیستم	kVA یا MVA، به همراه مقادیر نامی ولتاژ و نصب	نسبت CT و بار VA؛ نسبت VT/PT و بار، به همراه داده‌های دقت/حفاظت
آیا تنها مقدار نامی می‌تواند آن را طبقه‌بندی کند؟	خیر	خیر	خیر—عملکرد اندازه‌گیری تعیین‌کننده است

مقایسه ترانسفورماتورهای قدرت، توزیع و ابزار دقیق بر اساس وظایف آن‌ها در سیستم.

هیچ عدد ظرفیت جهانی واحدی وجود ندارد که به طور دقیق هر ترانسفورماتور قدرت را از هر ترانسفورماتور توزیع جدا کند. استانداردهای خاص محصول می‌توانند محدوده‌های ظرفیت نامی را تعریف کنند—برای مثال، استانداردهای خاص IEEE برای محدوده‌های تعریف‌شده ترانسفورماتورهای قدرت روغنی اعمال می‌شوند—اما آن محدوده‌ها نباید به یک قاعده واژگانی جهانی تبدیل شوند. IEEE یک استاندارد اصطلاح‌شناسی اختصاصی برای ترانسفورماتورهای قدرت و توزیع دارد،, IEEE C57.12.80-2024.

برای اصطلاح‌شناسی توزیع، ببینید شکل کامل DTR در برق. ترانسفورماتورهای جریان و ترانسفورماتورهای ولتاژ یا پتانسیل، به جای انتقال عمده انرژی، وظیفه اندازه‌گیری و حفاظت را بر عهده دارند؛ رابط آن‌ها در CT در مقابل PT.

انواع اصلی ترانسفورماتورهای قدرت

یک ترانسفورماتور می‌تواند همزمان در چندین دسته‌بندی قرار گیرد. یک ترانسفورماتور افزاینده ژنراتور سه‌فاز ممکن است همچنین از نوع غوطه‌ور در مایع، دو سیم‌پیچه و مجهز به سیستم خنک‌کننده اجباری باشد. آن را بر اساس معیاری که بر تصمیم‌گیری تأثیر می‌گذارد، طبقه‌بندی کنید.

بر اساس وظیفه در سیستم الکتریکی

نوع	نقش در سیستم	پرسش اصلی که پاسخ می‌دهد
ترانسفورماتور افزاینده ژنراتور	ولتاژ ترمینال ژنراتور را برای اتصال به شبکه انتقال افزایش می‌دهد	توان واحد تولیدی چگونه وارد شبکه می‌شود؟
واحد ترانسفورماتور اتصال‌دهنده یا اتوترانسفورماتور	دو سطح ولتاژ شبکه را به هم متصل می‌کند، که اغلب بخشی از سیم‌پیچ آن‌ها از نظر الکتریکی مشترک است	سیستم‌های انتقال یا فوق‌توزیع مجاور چگونه انرژی مبادله می‌کنند؟
ترانسفورماتور کاهنده پست	ولتاژ انتقال یا فوق‌توزیع را برای سطح بعدی شبکه کاهش می‌دهد	باس‌بار پایین‌دست چگونه تغذیه و تنظیم می‌شود؟
ترانسفورماتور قدرت صنعتی	تغذیه یک سیستم کارخانه‌ای بزرگ، بار فرآیندی سنگین یا شبکه توزیع سایت را بر عهده دارد	ترانسفورماتور چگونه با بار تأسیسات و معماری حفاظتی ارتباط برقرار می‌کند؟

بر اساس رابطه سیم‌پیچ‌ها

یک ترانسفورماتور دو سیم‌پیچه متداول، سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه مجزایی را فراهم می‌کند که به صورت مغناطیسی جفت شده‌اند. اتوترانسفورماتور از بخشی از سیم‌پیچ استفاده می‌کند که بین هر دو سمت مشترک است. آرایش اتوترانسفورماتور می‌تواند مزایای مادی و عملکردی برای نسبت‌های ولتاژ مناسب ارائه دهد، اما همان جداسازی گالوانیکی سیم‌پیچ‌های مجزا را فراهم نمی‌کند. ارتینگ سیستم، انتقال خطا، هماهنگی عایقی و حفاظت باید بر این اساس ارزیابی شوند.

ترانسفورماتورهای سه سیم‌پیچه، یک اتصال سیستم الکتریکی دیگر اضافه می‌کنند، مانند سیم‌پیچ ثالثیه برای سرویس ایستگاه، تجهیزات راکتیو یا تثبیت سیستم. ظرفیت و روابط اتصال کوتاه آن را نمی‌توان تنها از نسبت دو سیم‌پیچه اصلی استنباط کرد.

بر اساس پیکربندی فاز

ترانسفورماتورهای قدرت می‌توانند تک‌فاز یا سه‌فاز باشند. یک بانک سه‌فاز می‌تواند از یک ترانسفورماتور سه‌فاز یا سه واحد تک‌فاز استفاده کند که این امر به طراحی شبکه، محدودیت‌های حمل‌ونقل، فلسفه افزونگی، استراتژی قطعات یدکی و الزامات سایت بستگی دارد. این انتخاب بیش از آنکه یک ترجیح جهانی باشد، یک تصمیم مهندسی سیستم است.

بر اساس ساختار عایق‌بندی و خنک‌کنندگی

ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در مایع، از یک مایع عایق برای عملکرد دی‌الکتریک و انتقال حرارت استفاده می‌کنند. ترانسفورماتورهای خشک از عایق جامد و هوا یا سایر روش‌های خنک‌کنندگی مشخص‌شده در محدوده استاندارد خود بهره می‌برند. محیط نصب، استراتژی آتش‌سوزی، مهار زیست‌محیطی، توان نامی، محفظه، تهویه، برنامه نگهداری و استاندارد پروژه، همگی بر انتخاب تأثیرگذار هستند.

این تصمیم را به “روغنی برای فضای باز، خشک برای فضای بسته” محدود نکنید. هر دو دسته شامل ساختارها و گزینه‌های نصب متعددی هستند. از مقایسه ترانسفورماتور خشک در برابر روغنی زمانی که انتخاب ساختار، وظیفه اصلی است، استفاده کنید.

نکات کلیدی توان نامی ترانسفورماتور

یک مشخصات فنی معتبر، مجموعه‌ای هماهنگ از الزامات الکتریکی، حرارتی، دی‌الکتریک، مکانیکی و رابط است. نقشه زیر نشان می‌دهد که فیلدهای اصلی چه چیزی را کنترل می‌کنند و تحلیل‌های عمیق‌تر در کجا قرار می‌گیرند.

توان نامی یا فیلد	آنچه کنترل می‌کند	چرا مهم است
توان نامی، kVA یا MVA	ظرفیت توان ظاهری تحت شرایط تعیین‌شده	وظیفه ولتاژ-جریان را تعیین می‌کند اما به‌تنهایی قابلیت اضافه‌بار یا تناسب کاربرد را تعریف نمی‌کند
ولتاژهای نامی سیم‌پیچ	ولتاژ اسمی اختصاص‌یافته به هر سیم‌پیچ	باید با محدوده‌های عملکرد سیستم، هماهنگی عایقی و الزامات تپ‌ها مطابقت داشته باشد
فرکانس	فرکانس عملکرد طراحی‌شده	شار هسته و تلفات به شرایط ولتاژ به فرکانس بستگی دارند؛ بدون بررسی مهندسی، خارج از مبنای اعلام‌شده بهره‌برداری نکنید
فاز و گروه برداری	اتصال سیم‌پیچ و جابجایی زاویه‌ای	بر در دسترس بودن نول، موازی‌سازی، ارتینگ، رفتار توالی صفر و حفاظت تأثیر می‌گذارد
امپدانس درصدی	رابطه افت ولتاژ و جریان اتصال کوتاه	بر تنظیم، سطح خطا، اشتراک بار موازی و هماهنگی حفاظتی تأثیر می‌گذارد
محدوده تپ و تپ‌چنجر	تنظیم نسبت موجود	پشتیبانی از راه‌اندازی یا تنظیم ولتاژ در محدوده روش مشخص‌شده و محدودیت‌های عملیاتی
کد خنک‌سازی	آرایش انتقال حرارت	مرتبط‌سازی توان نامی ترانسفورماتور با تجهیزات خنک‌کننده موجود و وضعیت عملیاتی
داده‌های افزایش دما و عایق‌بندی	عملکرد حرارتی و سیستم عایق‌بندی	باید با در نظر گرفتن دمای محیط، ارتفاع، بارگذاری، خنک‌سازی و استاندارد مربوطه تفسیر شود
سطح عایق‌بندی و داده‌های تست دی‌الکتریک	توانایی تحمل تنش‌های الکتریکی مشخص‌شده	باید با ولتاژ سیستم، ارتینگ، محیط نوسانات ولتاژی، فواصل ایمنی و حفاظت هماهنگ باشد
داده‌های تلفات	تلفات بی‌باری، بارگذاری و سایر تلفات اعلام‌شده	بر بازدهی، عملکرد حرارتی، هزینه عملیاتی و ارزیابی تدارکات تأثیر می‌گذارد
تحمل جریان اتصال کوتاه	پاسخ حرارتی و مکانیکی به خطاهای خارجی	وابسته به بزرگی خطا، مدت زمان، امپدانس سیستم، نیروهای سیم‌پیچ و الزامات تأییدیه است
ترمینال‌ها، بوشینگ‌ها و تجهیزات جانبی	رابط‌های فیزیکی و نظارتی	باید با هادی‌ها، تابلو برق، حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، CTها، پایش و چیدمان سایت مطابقت داشته باشد

ظرفیت ترانسفورماتور بر حسب توان ظاهری بیان می‌شود، زیرا سیم‌پیچ‌ها و سیستم حرارتی باید جریان را عبور دهند در حالی که سیستم عایقی ولتاژ را تحمل می‌کند؛ ضریب توان بار متصل‌شده توسط سازنده ترانسفورماتور کنترل نمی‌شود. راهنمای اختصاصی رتبه‌بندی kVA ترانسفورماتور شامل kVA، kW، فرمول‌های جریان و محدوده‌های سایزبندی است.

بوشینگ‌ها رابط هادی عایق‌شده را از طریق تانک یا محفظه زمین‌شده ایجاد می‌کنند. کلاس ولتاژ، جریان، عایق، نصب و الزامات اتصال آن‌ها از رتبه‌بندی MVA اصلی ترانسفورماتور جدا است. ببینید بوشینگ ترانسفورماتور چیست؟ برای آن محدوده قطعه.

چرا امپدانس، تپ‌ها، خنک‌کنندگی و تلفات نیاز به توجه جداگانه دارند

چهار ناحیه پلاک مشخصات اغلب در یک مقایسه ساده ولتاژ و MVA خلاصه می‌شوند، با اینکه هر کدام بر نتایج متفاوتی در سیستم الکتریکی تأثیر می‌گذارند.

امپدانس، ترانسفورماتور را به مطالعه اتصال کوتاه مرتبط می‌کند.

امپدانس ترانسفورماتور در تنظیم ولتاژ نقش دارد و جریان اتصال کوتاه احتمالی را محدود می‌کند. امپدانس کمتر می‌تواند تنظیم ولتاژ را بهبود بخشد اما اجازه عبور جریان خطای بیشتری را در پایین‌دست می‌دهد؛ امپدانس بالاتر می‌تواند سطح خطا را کاهش دهد اما افت ولتاژ را افزایش می‌دهد. ترانسفورماتورهای موازی همچنین به نسبت تبدیل، گروه برداری، امپدانس و موقعیت تپ‌های سازگار نیاز دارند. طراحی نهایی باید در مطالعات پخش بار، اتصال کوتاه و هماهنگی حفاظتی پروژه لحاظ شود.

تپ‌ها نسبت تبدیل را تغییر می‌دهند، نه ظرفیت ترانسفورماتور را (طبق فرض).

موقعیت تپ، نسبت سیم‌پیچی مؤثر را تغییر می‌دهد. نباید فرض کرد که این کار ظرفیت حرارتی ترانسفورماتور را افزایش می‌دهد یا مشکل سیستم را خارج از محدوده تعیین‌شده برای تپ‌چنجر برطرف می‌کند. در مشخصات فنی باید ذکر شود که تنظیم به‌صورت غیرفعال (off-circuit) یا زیر بار (on-load) انجام می‌شود و نحوه کنترل آن چگونه است.

طراحی سیستم خنک‌کننده بخشی از توان نامی است.

حالت‌های خنک‌کنندگی طبیعی و اجباری ممکن است توان‌های نامی اعلام‌شده متفاوتی داشته باشند. فن‌ها، پمپ‌ها، رادیاتورها، مبدل‌های حرارتی، کنترل‌ها، آلارم‌ها و تغذیه‌های کمکی در صورت نصب، بخشی از توانایی عملیاتی محسوب می‌شوند. به یک ترانسفورماتور نباید توان نامی خنک‌کنندگی اجباری اختصاص داد، مگر اینکه سیستم خنک‌کننده کامل و وضعیت کنترلی مورد نیاز برای آن توان نامی در دسترس باشد.

تلفات به رفتارهای عملیاتی مختلف تقسیم می‌شوند.

تلفات بی‌باری هر زمان که ترانسفورماتور برق‌دار تحت ولتاژ باشد وجود دارد، در حالی که تلفات بار به شدت با جریان تغییر می‌کند. سیستم خنک‌کننده کمکی می‌تواند مصرف خاص خود را اضافه کند. بنابراین، مقایسه خرید باید به جای استفاده از یک مقدار بازدهی واحد بدون شرایط، از پروفیل بارگذاری مورد انتظار و مبنای آزمون اعلام‌شده استفاده کند.

استانداردها و محدوده‌های تایید

استاندارد ترانسفورماتور قابل اعمال به بازار، ساختار، توان نامی، کاربرد و قرارداد بستگی دارد. ارجاع به یک خانواده استاندارد ثابت نمی‌کند که یک ترانسفورماتور خاص با تمام بخش‌های آن مطابقت دارد.

IEC 60076-1:2011 الزامات عمومی برای ترانسفورماتورهای قدرت سه‌فاز و تک‌فاز، از جمله اتوترانسفورماتورها را با در نظر گرفتن استثنائات ذکر شده، ارائه می‌دهد.
IEC 60076-2:2011 به شناسایی خنک‌کنندگی، محدودیت‌های افزایش دما و روش‌های آزمون افزایش دما برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در مایع می‌پردازد.
IEC 60076-5:2006 به توانایی ترانسفورماتورهای قدرت برای تحمل اثرات حرارتی و دینامیکی اتصال کوتاه خارجی می‌پردازد.
IEC 60076-11:2018 برای ترانسفورماتورهای قدرت خشک تعریف‌شده در محدوده ولتاژ، اندازه و استثنائات ذکر شده در آن، کاربرد دارد.
در رویه IEEE،, IEEE C57.12.00-2021 الزامات عمومی برای ترانسفورماتورهای توزیع، قدرت و تنظیم‌کننده غوطه‌ور در مایع را پوشش می‌دهد، در حالی که IEEE C57.12.01-2020 به ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت خشک تعریف‌شده می‌پردازد.

یک پروژه همچنین می‌تواند نیازمند مشخصات شرکت برق، مقررات بهره‌وری، قوانین زیست‌محیطی، تاییدیه لرزه‌ای، مفاد حفاظت در برابر حریق، محدودیت‌های نویز، محدودیت‌های حمل‌ونقل و تست‌های خاص سایت باشد. مشخصات خرید باید به جای تکیه بر عبارت “ترانسفورماتور IEC” یا “ترانسفورماتور IEEE”، ویرایش‌های دقیق و مستندات مورد نیاز را مشخص کند.”

از یک پرسش درباره ترانسفورماتور قدرت تا راهنمای بعدی صحیح

به جای اجبار برای گنجاندن هر پرسش درباره ترانسفورماتور در یک صفحه، از این جدول مسیریابی استفاده کنید.

پرسش بعدی شما	بهترین منبع بعدی
شار، نسبت دور و ولتاژ القایی چگونه کار می‌کنند؟	ترانسفورماتور الکتریکی چگونه کار می‌کند؟
چرا توان نامی بر حسب kVA است و جریان چگونه محاسبه می‌شود؟	توضیح توان نامی kVA ترانسفورماتور
آیا در نصب باید از ساختار خشک (dry-type) استفاده کرد یا غوطه‌ور در مایع؟	ترانسفورماتور خشک در مقابل ترانسفورماتور روغنی
عبارت DTR به چه معناست و ترانسفورماتور توزیع در کجا استفاده می‌شود؟	شکل کامل DTR در برق
بوشینگ‌های ترانسفورماتور چه کاری انجام می‌دهند؟	بوشینگ ترانسفورماتور چیست؟
تفاوت ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ در چیست؟	CT در مقابل PT
چرا ولتاژ انتقال بالاتر، تلفات خط را کاهش می‌دهد؟	تلفات خط ولتاژ در مقابل جریان

پیش از درخواست پیشنهاد فنی برای ترانسفورماتور، حداقل ولتاژهای سیستم، فرکانس، فاز، توان ظاهری مورد نیاز، پروفیل بار، گروه برداری یا اتصال سیستم، امپدانس هدف، الزامات تپ، محیط نصب، انتظارات خنک‌سازی، ورودی‌های مطالعه خطا، هماهنگی عایقی، ترمینال‌ها، پایش، استانداردهای قابل اعمال و مستندات مورد نیاز را گردآوری کنید. این ورودی‌ها عبارت کلی ترانسفورماتور قدرت را به یک مشخصات فنی مهندسی تبدیل می‌کنند.

سوالات متداول

آیا ترانسفورماتور قدرت، AC را به DC تبدیل می‌کند؟

خیر. یک ترانسفورماتور قدرت معمولی، توان AC را از طریق القای الکترومغناطیسی منتقل می‌کند و معمولاً سطوح ولتاژ و جریان را بدون تغییر فرکانس تغییر می‌دهد. تبدیل AC به DC نیازمند یک یکسوساز یا مبدل الکترونیک قدرت است، اگرچه ترانسفورماتور ممکن است یکی از اجزای یک سیستم مبدل بزرگ‌تر باشد.

آیا ترانسفورماتور قدرت فرکانس را تغییر می‌دهد؟

در عملکرد عادی ترانسفورماتور خیر. ولتاژ ثانویه القایی، همان فرکانس شار متناوب تولید شده توسط منبع اولیه را دارد. تبدیل فرکانس نیازمند ماشین‌های دوار یا الکترونیک قدرت طراحی‌شده برای آن عملکرد است.

آیا یک ترانسفورماتور می‌تواند ولتاژ را هم افزایش و هم کاهش دهد؟

نسبت ولتاژ به سیم‌پیچ برق‌دار شده و نسبت دور بستگی دارد، اما یک ترانسفورماتور تنها زمانی می‌تواند به صورت معکوس استفاده شود که طراحی، عایق‌بندی، تپ‌ها، زمین‌کردن، حفاظت، خنک‌کاری و دستورالعمل‌های سازنده آن اجازه دهد. استفاده معکوس نباید صرفاً بر اساس نسبت ولتاژ فرض شود.

تفاوت بین ترانسفورماتور قدرت و ترانسفورماتور توزیع چیست؟

ترانسفورماتور قدرت معمولاً با انتقال عمده توان بین سطوح اصلی شبکه مرتبط است، در حالی که ترانسفورماتور توزیع، تبدیل نهایی یا نزدیک به نهایی را در نزدیکی بارهای محلی انجام می‌دهد. مرز بین این دو به وظیفه سیستم، اصطلاحات پروژه و استاندارد مربوطه بستگی دارد؛ ظرفیت به تنهایی یک طبقه‌بندی‌کننده جهانی نیست.

چرا توان ترانسفورماتورهای قدرت به جای MW، بر حسب MVA یا kVA بیان می‌شود؟

گرمایش و وظایف عایقی ترانسفورماتور عمدتاً توسط جریان و ولتاژ تعیین می‌شوند. ضریب توان بار متصل‌شده تعیین می‌کند که چه مقدار از توان ظاهری به توان حقیقی بر حسب MW یا kW تبدیل می‌شود، بنابراین ترانسفورماتورها معمولاً بر حسب VA، kVA یا MVA رتبه‌بندی می‌شوند.

آیا اتوترانسفورماتور یک ترانسفورماتور قدرت است؟

می‌تواند باشد. اتوترانسفورماتوری که برای انتقال عمده توان بین سطوح ولتاژ شبکه استفاده می‌شود، بر اساس وظیفه سیستم، یک ترانسفورماتور قدرت محسوب می‌شود. از آنجا که بخشی از سیم‌پیچ آن از نظر الکتریکی بین هر دو سمت مشترک است، پیامدهای متفاوتی در زمینه ایزولاسیون، ارتینگ، انتقال خطا و حفاظت نسبت به یک ترانسفورماتور دو سیم‌پیچه دارد.

کدام رتبه‌بندی باید ابتدا بررسی شود؟

به جای تمرکز بر یک عدد، با وظیفه کامل سیستم شروع کنید: محدوده‌های ولتاژ اولیه و ثانویه، فرکانس، فاز، kVA یا MVA مورد نیاز، پروفیل بار، گروه برداری و اتصال، امپدانس، تپ‌ها، خنک‌کنندگی، محیط نصب و شرایط خطا. یک مقدار ظرفیت بدون در نظر گرفتن این شرایط، یک انتخاب کامل نیست.

ترانسفورماتور قدرت چیست؟ هدف، انواع و نکات کلیدی