واریاک چیست؟

واریاک و یا واریابل، ابزاری جهت کنترل و تنظیم ولتاژ برق AC می‌باشد. این ابزار که همان اتوترانسفورماتور متغییر است، از پرکاربردترین تجهیزات مصرفی در صنایع و آزمایشگاه‌ها می‌باشد. واریاک با طراحی خاص خود، امکان تغییر پیوسته ولتاژ خروجی از صفر تا مقداری نزدیک به ولتاژ ورودی را فراهم می‌کند. به همین دلیل در تست تجهیزات الکتریکی، کنترل سرعت موتورهای AC و حتی پروژه‌های آموزشی نقش بسیار مهمی دارد.

ترانسفورماتور متغییر

واژه Variac از ترکیب دو کلمه Variablr (به معنی متغییر) و AC (جریان متناوب)، ساخته شده است. واریاک نوعی ترانس برق متغییر است که از یک سیم‌پیچ تشکیل شده است، این دستگاه درواقع نوعی اتوترانسفورماتور قابل تنظیم است که با کمک یک ولوم می‌توان ولتاژ خروجی آن‌ را به طور پیوسته و دقیق تغییر داد.

نحوه عملکرد و ساختار واریاک

واریابل‌ها یا همان واریاک‌ها ابزاری کارآمد و پرکاربرد برای کنترل ولتاژ متناوب هستند که نقش بسیار مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. در واقع، واریاک نوعی ترانسفورمر تنظیم‌شونده است که ساختار ساده‌ای دارد و تنها از یک سیم‌پیچ تشکیل شده است. نکته‌ی جالب این است که این سیم‌پیچ همزمان به عنوان مدار اولیه و ثانویه عمل می‌کند. در واریاک‌ها، یک تماس‌گیر متحرک یا جاروبک روی سطح سیم‌پیچ قرار دارد. با چرخاندن دسته یا پیچ تنظیم، این تماس‌گیر روی سیم‌پیچ جابه‌جا می‌شود. به این ترتیب، تعداد دورهای مؤثر سیم‌پیچ که در مدار قرار می‌گیرند تغییر می‌کند و در نتیجه ولتاژ خروجی نیز به‌طور تدریجی کم یا زیاد می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که کاربر بتواند به شکلی دقیق و پیوسته ولتاژ دلخواه خود را تنظیم کند. یکی از مزایای اصلی واریاک نسبت به دیگر روش‌های کنترل ولتاژ، سادگی، دقت بالا و بازدهی مناسب آن است. همچنین به دلیل اینکه تغییر ولتاژ در آن‌ها به صورت پیوسته انجام می‌شود، برخلاف ترانسفورماتورهای دارای تپ ثابت، کنترل بسیار نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتری فراهم می‌کنند. جهت شناخت و درک عمیق‌تر این دستگاه و نحوه عملکرد آن، بهتر است به طور تخصصی با اجزاء آن آشنا شویم.

هسته

واریاک از هسته حلقوی یا استوانه‌ای از جنس ورق‌های فولاد سیلیس‌دار ساخته می‌شود. استفاده از ورق‌های نازک سیلیس‌دار باعث می‌شود تلفات فوکو و هیسترزیس کم شود. این هسته مسیر اصلی شار مغناطیسی را تشکیل می‌دهد.

سیم‌پیچ

سیم‌پیچ واریاک از سیم مسی لاکی با مقطع گرد یا تخت ساخته می‌شود. برخلاف ترانسفورماتورهای معمولی که از چندین سیم‌پیچ اولیه و ثانویه تشکیل می‌شوند، در واریاک فقط یک سیم‌پیچ منفرد روی هسته وجود دارد. این سیم‌پیچ به بخشی از ورودی و نقاط مختلف خروجی متصل است، بدین ترتیب واریاک هم برق ورودی را دریافت کرده و هم برق خروجی را می‌فرستند.

جاروبک یا ذغال متحرک

یک قطعه رسانای متحرک که معمولا از جنس کربن یا گرافیت است، روی سیم‌پیچمی‌لغزد. این جاروبک به محور متصل است و با چرخاندن دسته واریاک، روی سطح سیم‌پیچ حرکت می‌کند. محل تماس جاروبک تعیین می‌کند چه تعداد دور از سیم‌پیچ در مدار خروجی قرار بگیرد.

دسته و یا ولوم تنظیم

به وسیله‌ی یک دسته و یا ولوم بزرگ ،می‌توان موقعیت جاروبک را تغییر داد. در بعضی واریاک‌ها، صفحه‌ای مدرج نصب شده است که مقدار تقریبی ولتاژ خروجی را مشخص می‌کند. در واریاک‌های موتوردار، تغییر موقعیت جاروبک، به صورت الکتریکی و اتومات به طور دقیق انجام می‌شود.

ورودی و خروجی

ورودی درواقع همان برق شهری است که به واریاک متصل می‌شود. این بخش باید به دو سر ثابت سیم‌پیچ واریاک وصل شود و مقدار آن همیشه ثابت می‌ماند.

خروجی واریاک می‌تواند از صفر ولت تا نزدیک به ولتاژ ورودی تغییر کند. پس خروجی واریاک به یک سر ثابت سیم‌پیچ و دیگری به جاروبک متحرک متصل می‌شود. با حرکت جاروبک، قسمتی از سیم‌پیچ که بماند، در مدار و قسمت خروجی قرار می‌گیرد.

نکات ایمنی در استفاده از واریاک

• هرگز واریاک را بدون بار در ولتاژ بالا به طور طولانی مدت روشن نگذارید.
• از استفاده بیش از توان تامی دستگاه، خودداری کنید.
• در کاربردهای حساس، بهتر است فیوز یا کلید محافظ به کار گرفته شود.

واریاک ایزوله کننده برق نیست، پس در صورت نیاز به ایزولاسیون، باید از ترانس ایزوله استفاده شود.

کاربردهای واریاک

• با ترکیب واریاک و برد کنترلی، می‌توان استبلایزری جهت تثبیت ولتاژ ورودی ساخت.
• در شرایطی که افت ولتاژ پیش می‌آید، جهت جلوگیری از آسیب‌ دیدن دستگاه‌های الکتریکی و الکترونیکی استفاده می‌شود.
• تست و تعمیر تجهیزات الکترونیکی: امکان روشن کردن دستگاه‌ها با ولتاژ پایین و افزایش تدریجی آن برای جلوگیری از آسیب
• کنتارل سرعت موتورهای AC
• کاهش یا افزایش روشنایی لامپ‌های رشته‌ای و هالوژن
• کاربرد بسیار در آزمایشگاه‌های آموزشی برق و الکترونیک
• کنترل هیترها و المنت‌های حرارتی
• تست تجهیزات پزشکی و صنعتی
• مورد استفاده به عنوان منبع ولتاژ متغییر و یا منبع جریان در برخی سیستم‌ها
• به عنوان کالیبراسیون برای برخی از دستگاه‌های الکتریکی