ترانسفورماتور
مقدمه
امروزه با توسعه روز افزونی که در طی چند دهه اخیر در سطح زندگی مردم کشورمان مشاهده می شود استفاده از برق وسایل برقی شتاب و گسترش رو افزونی یافته به گونه ای که بیش از 60% مردم کشورمان حداقل از یکی وسایل برقی خانگی استفاده می کنند، که پیش بینی می شود با گسترش هر چه بیشتر شبکه برق رسانی کشور طی سالهای آینده میزان استفاده از وسایل برقی نیز افزایش بیشتری پیدا کند.
ترانس تقویت که در این طرح به بررسی آن می پردازیم امروز به عنوان یکی از دستگاههای مکمل دیگر محصولات برقی خانگی مانند یخچال و تلویزیون و ...
بازار مصرف خود را در میان مصرف کنندگان علی الخصوص طی سالهای اخیر شبکه برق کشور توام با قطع و وصل و نوسانات بیشتری بوده ، به سرعت ایجاد نموده ، به گونه ای که محصول فوق به خصوص طی سالهای اخیر جزو کالاهای کمیاب درآمده و دارای نرخهای متفاوتی در بازار رسمی و آزاد بوده است .
کالاهای فوق به غیر از مصارف خانگی که فوقاء بدان اشاره شد در قالب واحدهای خدماتی و صنعتی نیز که از وسایل برقی استفاده می کند مورد مصرف دارد .
این کالا در حال حاضر در داخل کشور تولید می گردد و تولید کنندگان عمده این محصول کارخانجات فاراتل ، با خزر ترانس ، راسیکو، کالای گنجینه ایرانفرد و تعاونی صنعتی 12 بهمن می باشد که مجموعا بیش از 60% تولیدات کشور را در دست دارند .
بجز واحدهای فوق در واحد دیگر در داخل کشور محصول فوق را تولید می نمایند که در حدود 15 واحد آن بدون هیچ گونه پروانه ای مشغول ساخت این محصول می باشد .
علاوه بر تولید محصول فوق در داخل کشور آمار اداره کل گمرکات کشور حاکی از آن است که طی سالها ی 63 ، 67 مقادیر زیادی ترانس تقویت وارد بازار ایران گردیده است.
جدول زیر آمار واردات محصول فوق را جهت ترانسهای تقویت تا 2 کیلو وات و 2 کیلو وات به بالا حاوی ارزش ریالی واردات سالهای فوق را نشان می دهد .
این کالا عمدتا توسط کشورهای شوروی ، لهستان ، تایوان ، آلمان غربی ، انگلستان ، فنلاند ، فرانسه ، بلژیک ، سوئیس ، اسپانیا ساخته و وارد بازار ایران گردیده است .
2- ویژگی ها و مشخصات فنی محصول
در حال حاضر انواع ترانس های تقویت خانگی و خدماتی در رنج 500 الی 7000 وات تولید می شود که همگی دارای پروسه تولید یکسانی می باشد ، اما بر طبق بررسی های انجام شده ، عمده مصرف بازار ترانس تقویت 2 کیلو وات می باشد که بر مبنای همین مدل بررسی های بعدی صورت پذیرفته که می تواند به عنوان مبنا ی محاسبه قیمت تمام شده و فروش انواع ترانس تقویت مورد نظر قرار گیرد .
همچنین باید یادآور شد که ترانس هایی که عمدتا در بازار مورد مصرف قرار می گیرد ترانس های اتوماتیک می باشد .
و ترانس های دستی ( سلکتوری ) بازار مصرف کمی دارد ، قیمت تمام شده آنها نیز بیشتر می باشد و در حال حاضر عمدتا واحدهای تولیدی به تولید ترانس اتوماتیک می پردازند و ترانس های سلکتوری در واحدهای بدون پروانه تولید می گردد.
لذا در اینجا ما به بررسی فنی و اقتصادی و مالی در زمینه ترانس تقویت اتوماتیک 2 کیلو وات (سه مرحله تقویت ) پرداخته و جهت ترانس سلکتوری و ترانس 6 کیلو وات فقط به ذکر مواد اولیه مورد نیاز اکتفا می کنیم .
همچنین از آنجا که در ترانس های تقویت ، ترانسفورماتور مربوطه رکن اساسی و با اهمیت آنرا تشکیل می دهد و باید مطابق استانداردهای بین المللی تولید گردد، لذا در ابتدا به بررسی ترانسفورماتور می پردازیم .
1-2- کلیات
-تعریف ترانسفورماتور
ترانسفورماتور یکی از وسایل بسیار مهم تبدیل کمیاب جریان و ولتاژ الکتریکی متناوب است ، که بر خلاف ماشین های الکتریکی که انرژی الکتریکی و مکانیکی را بهم تبدیل می کند ، ترانسفورماتور در نوع انرژی تغییری نمی دهد بلکه ولتاژ و جریان را با همان فرکانس جریان متناوب انتقال دهد ، بطوریکه انرژی ولتاژ پائین را تبدیل به همان انرژی بالاتر می نماید و همچنین جریان را از مقدار داده شده در یک مدار به جریانی با اندازه های متفاوت در مدار دیگر تبدیل کند .
امروزه ترانسفورماتور وسیله ای لازم و ضروری در دستگاههای انتقال انرژی الکتریکی و بخش و توزیع انرژی الکتریکی متناوب است .
ترانسفورماتورها بطور بسیار وسیعی در مدارهای وسایل الکترونیکی و مدارهاو دستگاههای خودکار یا اتوماتیک و راه اندازی موتورهای الکتریکی و تطبیق ولتاژ مورد نیاز جهت تغذیه مصرف کننده هایی از قبیل یکسو سازها و مبدل های جریان دائم به جریان متناوب ، شارژ کننده های باطری و ایجاد دستگاههای چندین فازه از دستگاههای دو فازه و سه فازه و در ارتباطات به منظور تطبیق امپدانس و همچنین در سیستم های قدرت به منظور بالا بردن ولتاژ برای انتقال اقتصادی قدرت یعنی پایین آوردن ولتاژ به مقادیر مورد نیاز بکار می رود.
همچنین ترانسفورماتور یک وسیله بسیار ضروری در مدارهای اندازه گیری الکتریکی و در مدار های جوشکاری و کوره های الکتریکی است .
بعنوان یک مجزا کننده مدار با ولتاژ زیاد از مدارهای با ولتاژ پایین و حذف کننده مولدهای مستقیم جریان در یک مدار دستگاه انرژی نیز بکار می رود .
1-1-2-اساس کار ترانسفورماتور
اساس کار ترانسفورماتورها بر القا الکترو مغناطیسی متقابل بین دو سیم پیچ که بر روی هسته آهنی قرار دارد .
مبنا نهاده شده است ، ترانسفورماتورها انواع مختلفی دارند .
ترانسفورماتورهای جدا کننده ، ترانسفورماتورها یی هستند که سیم پیچ های آنها از نظر الکتریکی از هم جدا می باشند و برای تحقق تدابیر حفاظتی «جداسازی حفاظتی» برای اتصال به مصرف کننده جریان بکار می رود .
ترانسفورماتورهای عایق، ترانسفورماتورهایی هستند که سیم پیچ های آنها از نظر الکتریکی از هم جدا می باشند و برای انتقال انرژی ها بین سیستم های با پتانسیل های بسیار مختلف که در آنها ولتاژ عایق نسبت به ولتاژ اسمی ترانسفورماتور معین نشده است.
به کار میروند.
ترانسفورماتور های کنترل، ترانسفورماتورهایی هستند که سیم پیچ های آنها از نظر الکتریکی از یکدیگر جدا می باشند.
و برای تهیه مواد کنترل به کار می روند.
ترانسفورماتورهای منبع تغذیه، ترانسفورماتورهایی هستند با یک یا چند سیم پیچ ثانویه که از سیم پیچ اولیه از نظر الکتریکی جدا می باشد.
اتو ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهایی هستند که سیم پیچ اولیه و ثانویه آنها با هم مشترک می باشند.
ترانسفورماتورهای جرقه زن، ترانسفورماتورهایی هستند که سیم پیچ های آنها از نظر الکتریکی از یکدیگر جدا می باشند و برای مشتمل کردن مخلوط هوا و گاز یا هوا و روغن به وسیله جرقه یا قوس الکتریکی به کار می روند.
2-1-2 مشخصات فنی
مشخصات ابعادی ترانس تقویت kw 2 عبارتند از :
طول 5/31 سانتی متر
عرض 23 سانتی متر
ارتفاع 5/15 سانتی متر
وزن 10 کیلوگرم
3-1-2 قطعات و اجزاء تشکیل دهنده محصول
هر دستگاه ترانس تقویت از قسمتهای زیر تشکیل گردیده است.
بدنه شامل کنه – درب – سینی – شاسی
فیبر مدار چاپی
هسته پلاستیکی
صفحه پلیت
پلاک راهنما
لامپ سینال
فیوز
پیچ و مهره و پرچ
سیم و دو شاخه
سیم لاکی
رله
مقاومت – دیود – آی سی – خازن – ترانزیستور
نوار چسب
پتانسیوتر
مقوا
سیم لحیم
رنگ و تینر
از آنجا که در ترانسهای تقویت، ترانسفورماتور نقش اساسی را به عهده دارد.
لذا در اینجا به بررسی جا معتبری در زمینه ترانسفورماتور می پردازیم.
این بررسی بر اساس استاندارد DIN انجام گرفته است.
در ترانسفورماتورها اجزاء زیر بکار می روند و باید مورد نظر قرار بگیرند.
هسته ترانسفورماتور
قرقره بوبین
سیم پیچ
مواد عایق
4-1-2- هسته ترانسفورماتور
هسته ها را از ورق هایی که به صورت لایه لایه روی هم قرار داده می شوند، می سازند، به علت افت جریان فوکه، هسته را ورقه ورقه ساخته و بین آنها به وسیله اکسیداسیون یا کاغذ می پوشانند و یا اینکه از ورق های عایق شده استفاده می کنند.
با توجه به پیشرفت در ساخت مواد برای ورق های هسته و هسته های نواری برش دار اکنون انواع مختلف این ورق ها و نوارها بسیار زیاد شده است.
مهمترین آنها اکنون ورق ها و نوارهای دینامو که سرد نورد شده اند می باشند که با کرمتالهای نا منظم بر طبق DIN 45400 و با کریستالهای منظم بر طبق DIN 45400 در حال حاضر هنوز وجود دارند.
از میان انواع گوناگون ورق ها، ورق M بیشتر به کار برده می شود زیرا دارای کمترین پراکندگی شار می باشند.
در هسته های M، فاصله هوایی عملا وجود ندارد.
با قرار دادن ورق ها به صورت متناوب در خلاف یکدیگر، زمان ساخت ترانسفورماتور بیشتر خواهد شد، ولی فاصله هوایی عملا از بین خواهد رفت.
امروزه از سایر انواع هسته ها، از قبیل هسته های نواری برش دار نیز بسیار استفاده می شود ولی در این موارد قیمت مواد افزایش پیدا می کند.
ضخامت ورق در ترانسفورماتورهای کوچک اغلب 35/0 میلی متر می باشد.
5-1-2- قرقره بوبین
شکلهای مختلف برای قرقره بوبین ها وجود دارد.
اندازه های قرقره بوبین باید بر حسب استاندارد DIN 41304 باشد.
در زیر مشخصات قرقره بوبین ها برای هسته های M داده شده است.
قرقره بوبین برای هسته های M
I
H
D
B
A
Vp
12
14
19
19
28
5/35
42
46
52
52
64
64
5/5
2/5
5/7
3/11
7/15
7/21
8/27
5/33
5/33
5/46
5/36
54
5/3
8/3
75/5
75/5
1/8
6/9
6/11
1/13
4/12
4/12
1/15
1/15
5/5
2/5
5/7
5/7
6/12
6/17
6/20
6/28
6/29
6/29
6/34
6/34
5/12
7/12
19
19
29
37
44
50
6/54
6/54
65
65
29 M
22 M
A 10 M
B
12M
55 M
65 M
74 M
A 85 M
B
A 102 M
B
6-1-2- سیم پیچ ها
ترانسفورماتورهای منبع تغذیه عامل سیم پیچ اولیه و ثانویه می باشند ، بر طبق قاعده ابتدا سیم پیچ اولیه و بعد از عایق بندی کافی ، سیم پیچ ثانویه می شود .
اغلب تمام سیم پیچ ها با ولتاژ کم در آخر پیچیده می شوند .
معمولا لازم است که ما بین سیم پیچ اولیه و ثانویه یا حتی برای هر لایه از سیم پیچ ثانویه حفاظ قرار داده شود .
این حفاظ می تواند از جنس ورقه نازک مسی یا از سیم می باشد.
برای سیم پیچ ها از سیم لاک دار مسی (CVL) استفاده می شود.
در جدول زیر مشخصات سیم های مسی که مورد استعمال زیادی دارند آورده شده است.
در این جدول این مقادیر داده شده اند، قطر سیم معمولی، قطر سیم (قطر نامی) dcu، قطر سیم با عایق لاک dcul برای سیم های لاکی مس معمولی، سطح مقطع سیم qcv، ون به ازاء هر متر طول gcv مقاومت به ازاء هر متر طول rcu ، تعداد حلقه هائیکه می توان در یک سانتی متر مربع جای داد nf ، همچنین حداکثر شدن جریان مجاز55/2 I ، 1و0 I برای چگالی جریان های 55/2 و 1 آمپر بر میلی متر مربع از روی این مقادیر می توان تعداد حلقه هائیکه در یک سانتی متر مربع جای می گیرند، برای سیم های مسی با عایق های متفاوت از قبیل ابریشم لاک، ابریشم دوبل بدست آورد.
ابعاد و مشخصات سیم های مسی
حداکثر جریان در
تعداد حلقه در هر cm
Mf
Cm
مقاومت به ازاء
هر متر طول
Rcu
q/m
وزن به ازاء هر متر مربع
Gcu
p/in
سطح مقطع سیم
Qcu
nm
قشر سیم
لاک دار
Cul
mm
قطر سیم
Cu
mm
S=1/00
A/mm
1/00
mA
S=2/55
A/mm
2/55
Ma
2
3
4
5
6
8
5
7
10
13
16
20
20000
15000
11000
9000
7000
6000
9/1
6/35
4/64
3/55
2/76
2/22
0/019
0/027
0/037
0/048
0/060
0/074
20.10
28
39
50
64
79
0/962
0/075
0/085
0/095
0/108
0/115
0/05
0/06
0/07
0/08
0/09
0/10
9
11
13
14
17
20
22
25
28
31
24
29
34
39
45
51
58
65
72
80
5000
4400
3600
3200
2800
2500
2250
2000
1800
1650
1/84
1/55
1/32
1/14
0/99
0/87
0/772
0/680
0/627
0/557
0/085
0/105
0/120
0/143
0/146
0/186
0/210
0/235
0/260
0/289
95
113
133
154
177
211
227
254
284
314
0/13
0/14
0/15
0/16
0/17
0/18
0/19
0/20
0/21
0/22
0/11
0/12
0/13
0/14
0/15
0/16
0/17
018
0/19
0/20
34
38
41
45
49
53
57
61
66