آشنایی با ترانس تک فاز و دو فاز

آشنایی با ترانس تک فاز و ترانس دو فاز

همانطور که می‌دانید، اغلب ترانسفورماتورهای شبکه برق از برق 3 فاز در سمت ورودی تغذیه می‌شوند که به آن‌ها ترانس 3 فاز گفته می‌شود. با این وجود استفاده از ترانس تک فاز و دو فاز به خصوص در بخش توزیع برق با اهداف خاصی رایج است.

در این مقاله، به معرفی ترانس تک فاز و دو فاز و ذکر کاربردهای آن‌ها در صنایع مختلف پرداخته خواهد شد.

معرفی ترانس تک فاز و کاربردهای آن

ترانسفورماتور تک فاز نوع خاصی از ترانسفورماتورها است که سمت ورودی آن به یک منبع برق متناوب تک فاز یا شبکه بالادست با جریان و ولتاژ تک فاز متصل می‌شود. ترانس تک فاز قابلیت انتقال انرژی از یک مدار به چندین مدار در سمت خروجی را دارا می‌باشد؛  طبعا در سمت خروجی هم جریان و ولتاژ متناب تک فاز را شاهد خواهیم بود.

از ترانس تک فاز عموما به منظور کاهش سطح ولتاژ تک فاز قبل از اعمال آن به تجهیزات الکتریکی شهری و مصرف‌کننده‌های خانگی استفاده می‌شود. البته با توجه به ثابت‌ماندن توان دو طرف ترانس، جریان در خروجی به نسبت عکس ولتاژ کاهش می‌یابد؛ هنگام نصب ترانس تک فاز، باید دقت شود که جریان خروجی کمتر از حداقل مقدار ممکن نشود و احتمال آسیب به دستگاه از این طریق زیاد نشود. اهمیت این موضوع در ورودی تجهیزاتی مانند رایانه‌ها و لوازم برقی حساس به میزان جریان و ولتاژ بیشتر است.

بنابراین اکثر ترانسفورماتورهای تک فاز در بخش توزیع از نوع کاهنده می‌باشند؛ با این حال، نسبت یک به یک هم در برخی از ترانس‌های تک فاز استفاده می‌شود که به منظور ایزوله‌کردن دو طرف کاربرد دارد.

ترانس تک فاز، برای بهره‌برداری تحت ولتاژهای بسیار بالا دچار محدودیت هستند؛ برای تامین ولتاژهای با سطوح زیاد عموما از ترانسفورماتور سه فاز استفاده می‌شود. مکان‌هایی اعم از کارخانجات صنعتی و واحدهای مسکونی با متراژ زیاد، برای تامین برق موردانتظارشان از ترانسفورماتورهای سه فاز بهره می‌برند.

سه ترانس تک فاز در کنار یکدیگر، می‌توانند یک ترانسفورماتور سه فاز را تشکیل دهند که بانک ترانسفورماتور سه فاز نامیده می‌شود. ترانسفورماتورهای سه فاز با انواع آرایش ستاره، مثلث و زیگزاگ طراحی می‌شوند.

انواع ترانس تک فاز  

بر اساس نوع کاربرد، ترانس‌های تک فاز به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

• ترانس تک فاز صوتی

این ترانس، قابلیت رفع نویز و سیگنال‌های مزاحم صوتی از محیط را دارد.

• اتوترانسفورماتور تک فاز

اتوترانس تک فاز با داشتن یک سیم‌پیچ روی هسته، قابلیت تثبیت و کنترل ولتاژ قبل از ورود به تجهیزات الکتریکی حساس را دارد.

• ترانس تک فاز با ولتاژ ثابت یا رگولاتور

رگولاتورها، علی‌رغم تغییرات در دامنه ولتاژ تک فاز ورودی، ولتاژ خروجی را نسبتا ثابت نگه می‌دارند؛ از این نوع تراسنس تک فاز عموما برای تامین روشنایی معابر و خیابان‌ها استفاده می‌شود.

• ترانس تک فاز با کنترل صنعتی

به منظور ایجاد یک منبع ولتاژ یا جریان ثابت برای تامین تغذیه تجهیزات از این نوع ترانس تک فاز استفاده می‌شود.

مشخصه‌های ترانس تک فاز

انواع مختلف ترانس‌های تک فاز که به آن‌ها اشاره کردیم، دارای ویژگی‌های برجسته‌ای از جمله موارد زیر هستند:

• قابلیت تغذیه با سطوح گسترده‌ای از ولتاژهای ورودی تک فاز
• قابلیت ایجاد سطوح گسترده‌ای از دامنه‌های ولتاژ در خروجی ترانس
• مقاوت زیاد در برابر آتش‌سوزی و حریق
• قابلیت استفاده از ترانس در شرایط مختلف محیطی
• داشتن حفاظت مناسب در برابر تغییرات و نوسان‌های جریان برق
• رعایت استاندارهای تولید و طراحی مانند استاندارد IEC

آرایش‌های مختلف در سیم‌پیچ‌های ترانس تک فاز

برای طراحی یک ترانس تک فاز، می‌توان ساختارهای مختلفی برای تعداد سیم‌پیچ‌های سمت ورودی آن در نظر گرفت:

• ارایش سیم‌پیچ یگانه
• آرایش سیم‌پیچ دوگانه
• آرایش سیم‌پیچ سه‌گانه
• آرایش سیم‌پیچ Lead5

در این آرایش سیم‌پیچ اولیه دارای 5 ولتاژ معین خواهد بود.

معرفی ترانس دو فاز و کاربردهای آن

مانند ترانس تک فاز، از ترانس دو فاز هم عموما در شبکه توزیع برق به منظور تغذیه بارهای دو فاز و تک فاز مختلف استفاده می‌شود. می‌دانیم که برق مصارف مسکونی، روشنایی و غیره توسط یکی از خطوط سه‌گانه شبکه برق تامین می‌شود. هنگامیگه بار متصل‌شده به هر یک از این خطوط یکسان نباشد، یک عدم تعادل در شبکه حاصل خواهد شد.  مثلا فرض کنید برق مورد نیاز واحدهای یک آپارتمان از فاز a تامین می‌شود. هنگامیکه مصرف برق واحدهای یک آپارتمان در بازه زمانی خاص بسیار بیشتر از آپارتمان دیگری باشد که برق آن توسط فاز b تامین می‌شود، تعادل بین بارهای فازهای مختلف به هم خورده و مشکلات متعددی برای شبکه برق از قبیل افزایش توان راکتیو، افزایش تلفات و هزینه‌ها و غیره ایجاد خواهد شد. یکی از راهکارهای برطرف کردن این عدم تعادل، نصب ترانس دو فاز است.

ترانسفورماتور دو فاز در سمت ورودی از دو فاز از بین سه  فاز شبکه برق، تغذیه می‌شوند؛ با استفاده از ترانس دو فاز در مسیر تغذیه مدارهای مسکونی و صنعتی،  تغذیه خطوط سه‌گانه شبکه برق به تعادل نسبی می‌رسد و مشکلات ذکرشده تا حد زیادی رفع می‌گردد.

مزایای استفاده از ترانس دو فاز    

به کارگیری ترانس دو فاز در شبکه توزیع برق دارای مزایای زیر خواهد بود:

• امکان تغذیه بارهای دو فاز مانند موتورهای کنترل دو فاز
• ایجاد تعادل در بارهای فازهای مختلف و محافظت از اضافه‌بار احتمالی
• تنظیم ولتاژ با راندمان بالا
• قابلیت جاگیری مطلوب ترانس دو فاز در مکان نصب
• مقاومت زیاد در برابر خوردگی و تغییر دما
• تغذيه لامپ‌های UV که در حزوه پزشکی و صنعت چاپ کاربرد فراوانی دارند.

برخلاف ترانسفورماتورهای سه فاز که اغلب در بخش تولید و انتقال شبکه برق کاربرد دارند، از ترانس‌های تک فاز و دو فاز در بخش توزیع، براي تغذيه بارهاي تك فاز و دو فاز مختلف استفاده مي‌شود. هنگام استفاده از ترانس دو فاز، مشکل عدم تعادل بین بارهای فازهای مختلف نیز تا حد زیادی رفع می‌شود. ترانس‌های دو فاز و تک فاز در انواع مشخصه‌ها ساخته شده و برای کاربردهای مختلف ارائه می‌شوند.