هر آنچه باید درباره ترانس ایزوله بدانید

هر آنچه که باید درباره ترانس ایزوله بدانید.

در حالت کلی، ترانس‌ها به منظور انتقال انرژی الکتریکی براساس قوانین القای مغناطیسی طراحی شده‌اند. مبناي اين انتقال انرژی، وجود تفاوت در تعداد دور سیم‌پیچ‌ اولیه(سمت ورودی) و سیم‌پیچ ثانویه(سمت خروجی) است. بدین منظور، انواع گسترده‌ای از ترانسفورماتورها در صنعت استفاده می‌شوند كه از جمله آن‌‌ها می‌توان ترانس ایزوله را نام برد.

در این مقاله، اطلاعات جامعی درباره ترانس ایزوله و کاربردهای آن در صنعت برق گردآوری شده است.

ترانس ایزوله چیست؟  

ترانس ایزوله یا ترانس جداکننده یا ترانس یک به یک، عموما یک ترانسفورماتور دو سیم‌پیچه با تعداد دورهای برابر در اولیه و ثانویه می‌باشد؛ بنابراین در این نوع ترانس، غالبا سطح ولتاژ سمت ورودی با ولتاژ خروجی برابر خواهد بود. می‌توان گفت عمده‌ترین کاربرد ترانس ایزوله، حفاظت در برابر خطر برق‌گرفتگی اشخاص از طریق جداسازی کامل و ایزوله‌کردن دو مدار متصل به ورودي و خروجي آن مي‌باشد. بطور مثال ترانسفورماتور ايزوله، قابليت جداسازي شبكه برق از سیستم زمین را از نظر الکتریکی دارد تا هنگام تماس دست انسان با سیم برق، فرد دچار برق‌گرفتگی و شوک الکتریکی نشود؛ در مورد مصرف‌کننده‌های خانگی هم ترانس ایزوله، ولتاژ تغذیه‌کننده تجهیزات الکتریکی را از شبکه برق جدا می‌کند تا هنگام تماس با بدنه تجهیزات، خطر زیادی اشخاص را تهدید نکند. هم‌چنین هنگام وقوع اتصال کوتاه در شبکه برق و جاری‌شدن جریان زیاد، ترانس ایزوله نقش محافظ از تجهیزات مختلف و کارگران را برعهده خواهد داشت.

برخی دیگر از ترانس‌های ایزوله، به منظور کاهش سطح ولتاژ قبل از اعمال شدن آن به دستگاه‌های الکتریکی مختلف استفاده می‌شود. در این حالت هم، علاو بر ايزوله‌كردن تجهيز از نظر الكتريكي، جريان و ولتاژ گذرنده از آن نیز به منظور حفاظت بیشتر قابل تنظیم خواهد بود.

در حالت کلی، همه ترانسفورماتورها قابلیت ایزوله‌سازی الکتریکی مدارهای سمت ورودی و خروجی خودشان را دارند؛ اما ترانس‌های ایزوله تنها با این هدف طراحی شده اند که باعث منحصربه‌ فرد بودن آن‌ها می‌شود. در بین دو سیم‌پیچی سمت اولیه و ثانویه در ترانس ایزوله، یک عایق مخصوص با ولتاژ شکست بالا در حدود 1000 تا 4000 ولت قرار می‌گیرد.

انواع ترانس ایزوله     

از نظر مکان نصب ترانس‌های ایزوله، می‌توان دسته‌بندی زیر را ارائه کرد:

• ترانس ایزوله اکسترنال(External)

در این حالت، ترانس ایزوله به صورت یک تجهیز مستقل در محل موردنظر نصب می‌شود.

• ترانس ایزوله اینترنال(Internal)

در حالت اینترنال، ترانس ایزوله یکی از تجهیزات داخل تابلو برق به حساب می‌آید.

ویژگی‌ها و مشخصه‌های ترانس ایزوله

همانطور که اشاره شد، ترانس‌های ایزوله به منظور حفاظت از افراد، تجهیزات و دستگاه‌های مصرف‌کننده مختلف در برابر عواملی مانند اتصال مستقیم به زمین و برق‌گرفتگی، ایجاد شوک و جرقه الکتریکی در اثر صاعقه، اتصال کوتاه و غیره به کار می‌روند. برای کاربردی‌شدن این هدف، لازم است تا یک ترانس ایزوله دارای ویژگی‌های زیر باشد:

• وجود ماده عایق مخصوص و مناسب بین دو سیم‌پیچ به منظور ایجاد ایزولاسیون بادوام ضروری است.
• در مواقع لازم، اتصال پایه‌های ترانس ایزوله به زمین باید کاملا قابل اطمینان باشد.
• نویز ناشی از وجود ترانس، نباید با امواج رادیویی فرکانس‌کم، تداخل داشته باشد.
• تداخل به وجود آمده از بارهای غیر خطی، کاملا پالایش و رفع شوند.
• ترانس ایزوله، قابلیت رفع تداخل الکترومغناطیسی در سیستم‌های برقراری ارتباط بی‌سیم را داشته باشد.
• قدرت و توان کلی سیستم با وجود ترانس ایزوله، باید افزایش یابد.

چگونگی عملکرد ترانسفورماتورهای ایزوله

از هسته ترانس‌های ایزوله به طور عمده در ناحیه اشباع استفاده می‌شود تا امواج الکتریکی فرکانس‌بالا ناشی از عواملی مانند صاعقه و اتصال کوتاه قابلیت عبور از آن و انتقال به سمت خروجی را نداشته باشند. امپدانس کم ترانسفورماتور ایزوله، باعث انتقال توان در حد مناسب و در محدوده موردنظر می‌شود. البته استفاده از ترانس ایزوله در فرکانس حدود  50 هرتز، باعث ایجاد امپدانس زیاد در مسیر نویزها و سیگنال‌های مزاحم فرکانس‌بالا می‌شود. وجود عایق خاص با استقامت الکتریکی بالا، ایزوله‌ بودن قسمت‌های ورودی و خروجی در ترانس ایزوله را تضمین می‌کند.

دو سیم‌پیچ ترانس ایزوله به طوری طراحی می‌شوند که تزویج بین آن‌ها به حداقل برسد؛ چراکه وجود تزویج مخصوصا تزویج خازنی بین سیم‌پیچ‌های ترانس ایزوله باعث ایجاد اختلال در ایزولاسیون کامل سمت اولیه و ثانویه می‌شود. اغلب ترانسفورماتورهای ایزوله شامل محافظ الکترواستاتیک در بین سیم‌پیچ‌هایشان هستند که که مقدار تزویج را به حداقل ممکن برساند و بدون مشکل در مسیر ولتاژ تجهیزات حساس آزمایشگاهی و رایانه‌ها استفاده شوند. ‌

موارد کاربرد ترانس‌های ایزوله

امروزه ترانسفورماتورهای ایزوله در صنعت‌های گوناگون و موسسه‌های تجاری مختلف کاربرد زیادی دارند. از جمله نقش‌های مهمی که ترانس ایزوله ایفا می‌کند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ترانس ایزوله اشخاص را در برابر اتصال سهوی آنها به یکی از سیم‌های فاز برق و آسیب‌های جدی در مکان‌های مختلف محافظت می‌کند.
• در بخش‌های مختلف بیمارستان مانند ICU، CCU، اتاق عمل و كلينيك‌ تخصصي وجود يك ايزولاسيون مناسب در تجهيزات مختلف براي جلوگيري از برق‌گرفتگي كاركنان و بيماران اهميت زيادي دارد؛ بنابراين ترانس ايزوله مي‌تواند كاربرد فراواني در بيمارستان‌ها و كلينيك‌ها داشته باشد.
• در محيط‌هايي كه سيگنال‌هاي مزاحم اعم از نويز الكتريكي و غيره زياد است، ترانس ايزوله مي‌تواند باعث كاهش نويز و آلودگي صوتي شود.
• وجود نسبت يك به يك ترانس ايزوله، باعث شده است تا اين ترانس قابلیت نصب در مسير تغذيه مدارهاي مختلف بدون تغيير در جريان و ولتاژ مدار را داشته باشد.
• ترانس ایزوله قابلیت ايجاد تمايز و جداسازی فركانس‌هاي راديويي و ساير سيگنال‌هاي مخابراتي را به منظور تسهيل در انتقال آنها دارد.
• ترانس ايزوله، در ورودي و خروجي تقويت‌كننده‌ها(Amplifiers) در سيستم آنتن مركزي به منظور ايجاد ايزولاسيون و انتقال بهتر جريان برق مستقيم (DC) كاربرد دارد. در اغلب خطوط تلفن از اين قابليت استفاده مي‌شود.

مساله حفاظت اشخاص و تجهيزات گران‌قيمت الكتريكي در صنعت برق اهميت بسيار زيادي دارد. ترانس‌هاي ايزوله با وجود دو سيم‌پیچ و یک عایق مقاوم در بین آن‌ها، ایزولاسیون مناسبی در قسمت‌های مختلف ایجاد کرده و نقش حفاظت را به خوبی ایفا می‌کند. علاوه بر حفاظت، از ترانس ایزوله در کاربدهای متعددی استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها در این مقاله ذکر شد.

ترانس ایزوله درحال آماده سازی