معرفی ترانس DC

معرفی ترانس DC

ترانسفورماتورهای مختلف عمل تبدیل انرژی و انتقال ولتاژ به خروجی را بر اساس قوانین القای الکترومغناطیسی انجام می‌دهند. وجود یک جریان متغیر، متناوب و سینوسی در ورودی ترانس به منظور ایجاد میدان مفناطیسی متغیر با زمان در سیم‌پیچی اولیه و القای ولتاژ در خروجی ضروری است؛ به عبارت دقیق‌تر، ترانسفورماتور معمول نمی‌تواند سطح ولتاژ ثابت(DC) را تغییر و به خروجی انتقال دهد. در صورتیکه از سیم‌پیچ ورودی انواع ترانسفورماتورها، جریان DC عبور کند، به دلیل از بین‌رفتن مقاومت سلفی، سیم‌پیچ ها آسیب دیده و افزایش بیش ازحد جریان، باعث سوختن ترانس‌ها می‌شود.

از طرفی همانطور که می‌دانید، اکثر مصارف خانگی و تجاری با سطح ولتاژ ثابت در حد چند ده ولت کار می‌کنند. به منظور تولید ولتاژ ثابت بارهای مختلف، از یک نوع ترانسفورماتور با نام ترانس DC استفاده می‌شود؛ این ترانس، دارای تجهیزات جانبی است که در خروجی آن قرار می‌گیرد و باعث یکسوشدن ولتاژ متناوب خروجی می‌گردد. در نتیجه شکل‌موج حاصل‌شده در خروجی DC خواهد بود.

از مدارهای یکسوساز دیودی به طور عمده برای تبدیل ولتاژ متناوب به ثابت(AC to DC) در خروجی ترانسفورماتور دی سی استفاده می‌شود. در این مقاله، بعد از معرفی ترانس DC، به شرح مدارهای یکسوساز دیودی می‌پردازیم.

ترانس DC چیست؟      

به منظور تغییر سطح ولتاژ از سطح انتقال به سطح توزیع در شبکه برق، از ترانسفورماتورهای کاهنده ولتاژ استفاده می‌شود. این ترانسفورماتورها، ولتاژ را تا حد زیادی برای تجهیزات مختلف که با ولتاژ ثابت کار می‌کنند، کاهش می‌دهند. همانطور که اشاره کردیم، علاوه بر کاهش دامنه ولتاژ در انتهای خطوط انتقال برق، نیاز به ولتاژ ثابت و یکسوشده برای اعمال به دستگاه‌های الکتریکی مختلف را داریم.

ترانس DC یکی از جدیدترین ترانسفورماتورها در صنعت برق محسوب می‌شود که علاوه بر کاهش سطح ولتاژ به میزان دلخواه،  قابلیت ایجاد ولتاژ صاف و یکسوشده در خروجی را دارا می‌باشد. ترانسفورماتور DC از نظر ساختاری شبیه ترانس ایزوله یا ترانس جداکننده می‌باشد؛ بنابراین بین سیم‌پیچ اویه و ثانویه آن هیچ‌گونه ارتباط اکتریکی وجود ندارد و مدارهای دو طرف ترانس DC با وجود یک عایق قوی داخل این ترانس، از یکدیگر ایزوله شده‌اند.

ترانسفورماتور DC شامل یک مدار یکسوساز بعد از سیم‌پیچ خروجی آن است که می‌تواند شامل سوئیچ‌های مختلف اعم از دیود، ترانزیستور ماسفت و غیره باشد. به طور عمده در ساخت ترانس‌های DC، از دیودهای مختلف استفاده می‌شود. دقت کنید که مبدل‌های DC به DC با ترانسفورماتورهای DC از لحاظ ساختمان و عملکرد یکی نیستند؛ این مبدل‌ها(DC to DC Converters)، با استفاده از مدارهای کنترلی خاص توسط پالس‌هایPWM، یک ولتاژ DC با دامنه مشخص در ورودی را به یک ولتاژ DC دیگر با مشخصات متفاوت تبدیل می‌کند. در حالیکه ترانس‌های DC از هیچ‌گونه پالس سوئیچینگ خاصی که در مبدل‌ها کاربرد دارند، استفاده نمی‌کنند و تولید ولتاژ ثابت در داخل مجموعه ترانس انجام می‌شود.

کاربردهای ترانس DC  

استفاده از ترانسفورماتور DC، در ورودی تجهیزات الکتریکی مختلف، کاربردهای متعددی دارد مانند:

• از انجاییکه ترانس DC، یک نوع ترانس ایزوله نیز به حساب می‌آید، حفاظت از اشخاص و تجهیزات برقی در برابر برق‌گرفتگی و صاعقه و غیره را انجام می‌دهد.
• ترانسفورماتورهای DC با توجه به تولید پیوسته ولتاژ ثابت در خروجی در ایجاد تعادل بین شارژ باتری‌های باتری‌خانه‌ها و یا سلول‌های پنل خورشیدی موثر هستند. ایجاد انرژی یکسان در بین باتری‌ها مجموعه‌های ذکرشده از کاربردهای نوین ترانسDC به حساب می‌آید که با توجه به رونق‌گرفتن استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، روزبه‌روز بیشتر هم می‌شود.

راندمان بالا و انتقال انرژی مناسب توسط این ترانس، استفاده از آن را در تجهیزات مختلف رونق داده است.

معرفی مدارهای یکسوساز و نحوه ایجاد ولتاژ DC در خروجی ترانس DC       

اشاره کردیم که ولتاژ متناوب گرفته‌شده از سیم‌پیچ ثانویه ترانس DC، وارد یک مدار یکسوساز می‌شود؛ برای طراحی مدارهای یکسوساز مختلف، بسته به نوع کاربرد از یک یا چند دیود استفاده می‌شود:

• یکسوسازی با استفاده از یک دیود

در این روش ولتاژ متناوب به پایه‌‌های ورودی یک دیود اعمال می‌شود؛ دیود با استفاده از قوانین نیمه‌رساناها، ولتاژ را فقط در سیکل‌های مثبت از خود عبور می‌دهد؛ به عبارت دیگر، ولتاژ و در نتیجه آن جریان خروجی یکسو خواهد شد. اگر جای اتصالات دیود را عوض کنیم، ولتاژ فقط در سیکل منفی عبور می‌کند که کاربرد زیادی در صنعت ندارد. بسته به تک ‌فاز یا سه فاز بودن ترانس DC، از یک یا سه دیود در هر فاز برای یکسوسازی استفاده مي‌شود.

• یکسوسازی با استفاده از پل دیود

اگر بخواهیم از یک دیود برای یکسوسازی ولتاژ استفاده کنیم، لحظاتی که دامنه ولتاژ مقدار منفی دارد، دیود خاموش شده و در نتیجه انرژی الکتریکی هدر می‌رود؛ در این حالت، راندمان ترانسفورماتور DC كاهش خواهديافت. به منظور يكسوسازي با متوسط ولتاژ و راندمان بیشتر در خروجی، می‌توان از مدار یکسوساز پل دیود(diode bridge rectifier) استفاده کرد. این مدار از 4 دیود مشابه تشکل شده است که دوبه‌دو پشت هم قرار گرفته‌اند؛ در این حالت، علاوه بر عبور سیکل‌های مثبت ولتاژ متناوب، سیکل‌های منفی نیز بصورت وارونه مثبت شده و در خروجی ظاهر می‌شوند. یکسوسازی با این روش، ریپل ولتاژ(ضربان ولتاژ) را هم تا حد زیادی کاهش می‌دهد.

به منظور اینکه یک ولتاژ کاملا صاف در خروجی داشته باشیم، اصولا از یک خازن صافی هم در خروجی مداریکسوساز استفاده می‌شود.

ترانسDC ، مانند ترانس ایزوله، طراحی و ساخته می‌شود که به منظور ایزولاسیون هم به کار می‌رود. وجود یک یا چند دیود بعد از سیم‌پیچ ثانویه این ترانس، امکان استخراج ولتاژ ثابت DC از آن را ممکن کرده است.

مانند انواع دیگر ترانسفورماتورها، ترانس DC هم توسط کارکنان مجموعه ترانسفورمرحمید، در انواع ولتاژ و توان نامی ساخته‌شده و آماده ارائه به متقاضیان جهت کاربردهای مختلف است. جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به سایت ترانسفورمرحمید، مراجعه کنید.