หม้อแปลงไฟฟ้าคืออะไร (Transformer)

หม้อแปลงไฟฟ้า(Transformer) คือ เครื่องกลไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ใช้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า(Voltage) ให้เพิ่มขึ้นเรียกว่า “Step up Transformer” และให้ลดลงเรียกว่า “Step down Transformer” แต่ไม่เปลี่ยนกำลังไฟฟ้า(Power/Watt) และความถี่(Frequency/Hz)

โครงสร้างของหม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้ามีส่วนประกอบที่สำคัญอยู่ 3 ส่วน คือ แกนเหล็ก ขดลวดตัวนำ และฉนวน (และอาจมีส่วนประกอบย่อยซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของหม้อแปลง เช่น หม้อแปลงขนาดใหญ่ อาจมีถังบรรจุหม้อแปลง น้ำมันหม้อแปลง และขั้วของหม้อแปลง เป็นต้น)
1.แกนเหล็ก แกนเหล็กของหม้อแปลงจะมีลักษณะเป็นแผ่นบางๆ เคลือบด้วยฉนวน เรียกกันว่า แผ่นลามิเนต
2.ขดลวดตัวนำ ขดลวดตัวนำของหม้อแปลงจะมีลักษณะเป็นขดลวดทองแดงหรืออลูมิเนียมหุ้มด้วยฉนวน โดยทั่วไป หม้อแปลงจะมีขดลวด 2 ชุด คือ ขดลวดปฐมภูมิ(Primary Winding) และขดลวดทุติยภูมิ(Secondary Winding)
3.ฉนวน ฉนวนของหม้อแปลงจะมีไว้เพื่อป้องกัน ไม่ให้ขดลวดสัมผัสกับส่วนที่เป็นแกนเหล็ก และป้องกันไม่ให้ขดลวดแต่ละชั้นสัมผัสกัน

หลักการทำงานของหม้อเเปลงไฟฟ้า

1. หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า เกิดจากการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน (Mutual Inductance) ซึ่งมีผลทำให้เกิดการเหนี่ยวนำของแรงดันไฟฟ้าจากขดลวดหนึ่งไปอีกขดลวดหนึ่ง
2. การเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าทางด้านปฐมภูมิ จะทำให้กระแสไฟฟ้าทางด้านทุติยภูมิเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกันถ้ากระแสไฟฟ้าทางด้านปฐมภูมิลดลง ก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าทางด้านทุติยภูมิลดลงด้วย ดังนั้น ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับทางด้านทุติยภูมิจึงเท่ากับความถี่ทางด้านปฐมภูมิ
3. ค่าสัมประสิทธิ์ความเหนี่ยวนำ (k) หมายถึง อัตราส่วนระหว่างจำนวนเส้นแรงแม่เหล็กที่เคลื่อนที่ไปตัดกับขดลวดทางด้านทุติยภูมิเปรียบเทียบกับเส้นแรงทั้งหมดที่เกิดจากขดลวดปฐมภูมิซึ่งจะมีค่าอยู่ระหว่าง 0 และ 1
4. อัตราส่วนจำนวนรอบ (Turns Ratio) หมายถึง อัตราส่วนระหว่างจำนวนรอบของขดลวดทางด้านทุติยภูมิ (NS) ต่อจำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิ (Np) มีสูตรคำนวณดังนี้ อัตราส่วนจำนวนรอบ (Turns Ratio) = Ns/Nf
5. ถ้าแรงดันไฟฟ้าทางด้านทุติยภูมิ (VS) มีค่ามากกว่าแรงดันไฟฟ้าทางด้านปฐมภูมิ (VS) จะเรียกหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดนี้ว่า หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแปลงแรงดันขึ้น (Step-Up Transformer)
6. ถ้าแรงดันไฟฟ้าทางด้านทุติยภูมิ (VS) มีค่าน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าทางด้านปฐมภูมิ (VS) จะเรียกหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดนี้ว่า หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแปลงแรงดันลง (Step-Down Transformer)
7. กำลังงานที่ได้จากด้านทุติยภูมิ (PS) ในทางอุดมคติแล้วจะมีค่าเท่ากับกำลังงานทางด้านปฐมภูมิ (PS) นั่นคือ PP = PS
8. การสูญเสียกำลังภายในของหม้อแปลงไฟฟ้าเกิดจากสาเหตุ 3 ประการ ได้แก่
- ความต้านทานภายในขดลวด (Copper Loss)
- ชนิดของแกนที่ใช้พันขดลวด (Core Loss)
- การรั่วไหลของสนามแม่เหล็ก (Magnetic Leakage)