Индуктивӣ ва трансформаторҳо
Индуктивӣ ва трансформаторҳо ду мафҳуми асосӣ дар ҷаҳони барқ мебошанд, ки дар ҳар як ҷанбаи чӣ гуна тавлид, интиқол ва истифодаи нерӯи барқ бартарӣ доранд. Фаҳмиши пурраи ин ду мафҳум барои ҳар касе, ки ба муҳандисии барқӣ ва татбиқи он дар ҳаёти ҳаррӯза таваҷҷӯҳ дорад, муҳим аст.
Индуктивӣ
Индуктивӣ қобилияти ҷузъи электрикӣ, ба монанди печи сим ё соленоид, барои нигоҳ доштани энергия дар майдони магнитӣ ҳангоми ҷараёни электрикӣ аз он мебошад. Воҳиди SI барои чен кардани индуктивӣ Генри (H) мебошад. Индуктивӣ одатан бо рамзи 'L' ишора карда мешавад ва онро бо истифода аз муодилаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ L = \frac{N\Phi}{I} \]
ки дар он \(N\) шумораи гардишҳо, \(Phi\) ҷараёни магнитӣ ва \(I\) ҷараёни барқ аст.
Асосан, индуктор аз як печи сим иборат аст, ки одатан аз мис сохта шудааст ва ба шакли мушаххас, ба монанди соленоид ё тороид, печонида шудааст. Вақте ки ҷараёни барқ аз ин печ мегузарад, майдони магнитӣ дар атрофи сим ба вуҷуд меояд. Тағйирот дар ҷараёни барқ, мувофиқи Қонуни индуксияи электромагнитии Фарадей, тағйиротро дар ин майдони магнитӣ ба вуҷуд меорад. Ин боиси индуксияи электромагнитӣ мегардад, ки қувваи электроҳаракаткунанда (ЭЭМ)-ро ба вуҷуд меорад, ки ба тағирёбии ҷараён муқобилат мекунад.
Ин принсип дар истифодаи индукторҳо дар схемаҳои электронӣ бештар возеҳ аст. Индукторҳоро метавон барои филтр кардани басомадҳои муайян, танзими лаппишҳо дар схемаҳои LC ё ҳамчун унсурҳои нигоҳдории энергия дар табдилдиҳандаҳои барқ истифода бурд. Як татбиқи мушаххас дроссел аст, ки барои бастани ҷараёни тағйирёбанда ҳангоми гузаштани ҷараёни доимӣ истифода мешавад.
Аммо, вақте ки якчанд индукторҳо ба ҳам наздик ҷойгир карда мешаванд, яке аз масъалаҳои муҳиме, ки бояд ба назар гирифта шавад, ин пайвастшавии магнитӣ байни онҳост, ки метавонад боиси таъсири мутақобила гардад. Дар ин ҷо трансформаторҳо хеле муҳим мешаванд.
Трансформатор
Трансформатор дастгоҳест, ки шиддати барқро аз як сатҳ ба сатҳ тағйир медиҳад, ки бо истифода аз принсипи индуксияи электромагнитӣ истифода мешавад. Трансформатор аз ду ё зиёда печҳои дар атрофи ядрои оҳанин ё дигар маводи ферромагнитӣ печонидашуда иборат аст. Печи аввалия ба манбаи барқ ва печи дуюмдараҷа ба бор пайваст карда шудааст. Трансформаторҳо метавонанд шиддатро вобаста ба зарурат зиёд (зиёд) ё кам (паст) кунанд.
Принсипи кори трансформатор ба Қонуни индуксияи электромагнитии Фарадей ва Қонуни Ленц асос ёфтааст. Вақте ки ҷараёни тағйирёбанда аз печи аввалия мегузарад, дар атрофи он майдони магнитии тағйирёбанда ба вуҷуд меояд. Сипас ин майдони магнитии тағйирёбанда аз ядрои ферромагнитӣ ба печи дуюмдараҷа мегузарад. Мувофиқи Қонуни Фарадей, майдони магнитии тағйирёбанда дар печи дуюмдараҷа электромагнитӣ (EMF)-ро ба вуҷуд меорад. Бузургии ин шиддати индуксияшуда аз шумораи гардишҳо дар печи дуюмдараҷа нисбат ба печи аввалия, мувофиқи муодилаи зерин, вобаста аст:
\[ V_s = \frac{N_s}{N_p} \times V_p \]
ди мана:
– \(V_s\) шиддат дар печи дуюмдараҷа аст.
– \(V_p\) шиддат дар печи ибтидоӣ аст.
– \(N_s\) шумораи гардишҳо дар печи дуюмдараҷа аст.
– \(N_p\) шумораи гардишҳо дар катушкаи аввалия аст.
Нақши трансформаторҳо дар системаҳои барқӣ
Трансформаторҳо дар системаи энергетикии ҷаҳонӣ нақши муҳим мебозанд. Яке аз бартариҳои асосии истифодаи ҷараёни тағйирёбанда дар он аст, ки шиддатро бо истифода аз трансформатор ба осонӣ тағир додан мумкин аст. Масалан, нерӯи барқе, ки аз ҷониби нерӯгоҳҳои барқӣ истеҳсол мешавад, одатан дар сатҳҳои нисбатан пасти шиддат аст, аммо он барои интиқоли масофаҳои дур ба шиддатҳои хеле баланд табдил дода мешавад. Ин раванд талафоти нерӯи барқро, ки аз муқовимат дар кабелҳо ба вуҷуд меояд, кам мекунад.
Ин системаи тақсимоти самаранок ва сарфакоронаи нерӯи барқ бе трансформаторҳо, ки мафҳуми интиқоли нерӯи барқро инқилоб кардаанд, имконнопазир мебуд. Дар зеристгоҳҳои тақсимотӣ, трансформаторҳо боз барои паст кардани шиддат то сатҳе, ки барои истифодаи рӯзгор ва саноат мувофиқ аст, лозим мешаванд.
Тарроҳии трансформатор
Тарҳи трансформатор на танҳо аз рӯи шумораи гардишҳо, балки аз рӯи маводи аслӣ ва ҷойгиршавии печҳо низ муайян карда мешавад. Маводи аслӣ бояд қобилияти баланди гузариш дошта бошад, то майдони магнитиро самаранок гузаронад, ки одатан аз пӯлоди силикон ё феррит истифода мешавад. Ин талафоти гистерезис ва ҷараёни гирдбодро дар трансформатор кам мекунад.
Илова бар ин, конфигуратсияҳои аслӣ метавонанд гуногун бошанд, ба монанди аслҳои C, E ё аслҳои тороидӣ. Ин интихоб ба самаранокӣ ва татбиқ асос ёфтааст. Масалан, трансформаторҳои тороидӣ самаранокии баландтар ва ҷараёни шориданро пасттар пешниҳод мекунанд, аммо истеҳсолашон аксар вақт гаронтар аст.
Истифодаи трансформатор дар ҳаёти ҳаррӯза
Трансформаторҳо танҳо ба системаҳои барқӣ маҳдуд намешаванд. Шумораи афзояндаи барномаҳои ҳаррӯза ба имконоти индукторҳо ва трансформаторҳо такя мекунанд. Пур кардани телефонҳои мобилӣ, телевизорҳо ва адаптерҳо ҳама аз мини-трансформаторҳо истифода мебаранд.
Дар соҳаи коммуникатсия, трансформаторҳо дар схемаҳои RF ва пайвасткунии импеданс истифода мешаванд.
Таваҷҷӯҳи дигар дар барномаҳои тиббӣ аст, масалан, дастгоҳҳои MRI аз трансформаторҳои махсус барои эҷоди майдонҳои қавии магнитӣ, ки барои тасвири бадани инсон заруранд, истифода мебаранд.
Хулоса
Индуктивӣ ва трансформаторҳо ду мафҳуми калидии асосии муҳандисии барқӣ мебошанд. Индуктивӣ дар нигоҳдории энергия ва назорати ҷараён нақши муҳим мебозад, дар ҳоле ки трансформаторҳо имкон медиҳанд, ки шиддат ва ҷараён барои барномаҳои гуногун танзим ва идора карда шаванд. Бо фаҳмиш ва татбиқи дуруст, ин ду мафҳум ба системаҳои самараноки барқ, тақсимоти самараноки энергия ва навовариҳои нав дар соҳаҳои гуногуни технологӣ мусоидат мекунанд. Бе онҳо, пешрафтҳои муосир дар технологияи барқӣ шояд дар сатҳи кунунии худ набошанд.
