หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้าจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งในระบบการจ่ายไฟฟ้า โดยเฉพาะในระบบส่งไฟฟ้าและจำหน่ายไฟฟ้า วงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง ประกอบด้วยส่วนสำคัญหลายส่วนดังนี้:
ส่วนประกอบหลักของวงจรหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง
- ขดลวดปฐมภูมิ (Primary Winding)
- ขดลวดนี้จะรับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้า (มักเป็นไฟฟ้าแรงสูง)
- มักทำจากทองแดงหรืออลูมิเนียมที่หุ้มฉนวน
- ขดลวดทุติยภูมิ (Secondary Winding)
- ขดลวดนี้จะจ่ายไฟฟ้าออกไปยังโหลด (อาจเป็นไฟฟ้าแรงสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับการออกแบบ)
- ทำจากวัสดุเดียวกับขดลวดปฐมภูมิ
- แกนเหล็ก (Core)
- แกนเหล็กทำหน้าที่นำพลังงานแม่เหล็กจากขดลวดปฐมภูมิไปยังขดลวดทุติยภูมิ
- มักทำจากเหล็กซิลิคอนที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กสูงและมีการสูญเสียต่ำ
- ระบบฉนวน (Insulation System)
- ใช้ฉนวนในการแยกขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิออกจากกัน และแยกขดลวดจากแกนเหล็ก
- วัสดุฉนวนอาจเป็นกระดาษอาบน้ำมัน, เรซิน, หรือของแข็งอื่น ๆ
- ระบบระบายความร้อน (Cooling System)
- ใช้เพื่อระบายความร้อนที่เกิดขึ้นจากการทำงานของหม้อแปลง
- ระบบระบายความร้อนอาจใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำมัน (Oil-immersed) หรืออากาศ (Air-cooled)
การทำงานของวงจรหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง
- แรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิ: เมื่อแรงดันไฟฟ้าแรงสูงถูกนำไปยังขดลวดปฐมภูมิ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กในแกนเหล็ก
- การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก: สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในแกนเหล็กจะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าไปยังขดลวดทุติยภูมิ
- แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ: แรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิจะมีค่าสูงขึ้นหรือต่ำลงขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของจำนวนรอบขดลวดระหว่างปฐมภูมิและทุติยภูมิ
- การส่งพลังงาน: แรงดันไฟฟ้าที่ถูกแปลงแล้วจะถูกส่งออกจากขดลวดทุติยภูมิไปยังโหลดหรือระบบการจ่ายไฟฟ้าอื่น ๆ
วงจรไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง
ในทางปฏิบัติ วงจรหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงจะมีการติดตั้งอุปกรณ์เสริมต่าง ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัย:
- เบรกเกอร์ (Circuit Breaker): เพื่อป้องกันการเกิดกระแสเกินหรือความผิดพลาดในระบบ
- รีเลย์ป้องกัน (Protection Relay): เพื่อป้องกันและตัดการทำงานเมื่อเกิดเหตุขัดข้อง
- ตัวปรับแรงดัน (Tap Changer): เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงให้คงที่ตามความต้องการของระบบ
- ตัวควบคุมอุณหภูมิ (Temperature Controller): เพื่อควบคุมและตรวจสอบอุณหภูมิของน้ำมันหรือแกนเหล็กในหม้อแปลง
การบำรุงรักษาและความปลอดภัย
- ตรวจสอบสภาพฉนวน: ตรวจสอบและทดสอบความต้านทานของฉนวนเป็นระยะ
- ตรวจสอบระบบระบายความร้อน: ตรวจสอบระดับน้ำมันและอุณหภูมิของน้ำมันหรืออากาศ
- ตรวจสอบสภาพทางกายภาพ: ตรวจสอบสภาพขดลวดและแกนเหล็กว่ามีการสึกหรอหรือเสียหายหรือไม่
- ตรวจสอบการทำงานของอุปกรณ์เสริม: ตรวจสอบการทำงานของเบรกเกอร์, รีเลย์, และตัวควบคุมอุณหภูมิ
การดูแลรักษาหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงอย่างถูกต้องและการใช้งานอย่างปลอดภัยจะช่วยยืดอายุการใช้งานและป้องกันการเกิดปัญหาหรืออุบัติเหตุในระบบไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ