مقالات
ترانس تک فاز چیست؟
تیر
ترانسفورماتور، یک جزء غیرفعال است که انرژی الکتریکی را از یک مدار به مدار یا مدارهای دیگر منتقل می‌کند. ترانس تک فاز می‌توانند ولتاژ AC را افزایش دهند یا پایین بیاورند. ترانسفورماتورها کاربردهای گسترده‌ای دارند و می‌توان آنها را بر اساس کاربردشان طبقه‌بندی کرد. برای مثال، انواعی از آنها در ساختار استابلایزرهای ولتاژ به‌کار می‌روند و از عوامل تاثیرگذار بر قیمت استابلایزر محسوب می‌شوند.
این مقاله به تعریف، ساخت، مزایا، معایب و کاربردهای ترانس تک فاز می‌پردازد.
انواع ترانسفورماتورها بر اساس شبکه برق
با توجه به شبکه الکتریکی مورد استفاده، ترانسفورماتورها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- ترانسفورماتورهای تک فاز
- ترانسفورماتورهای سه فاز
یک ترانس تک فاز، همانطور که در شکل می‌بینید، روی منبع تغذیه تک فاز عمل می‌کند و شامل یک سیم‌پیچ در دو طرف (اولیه و ثانویه) است.
یک ترانسفورماتور سه فاز بر روی یک منبع تغذیه سه فاز عمل می‌کند و هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه آن در سه نسخه هستند.
در بیشتر موارد، ترانس تک فاز فضای کمتری را نسبت به سایر ترانسفورماتورها اشغال می‌کنند. همچنین حمل انواع تک فاز در مقایسه با سه فاز آسان‌تر است. با این حال، استفاده از یک ترانسفورماتور سه فاز کارآمدتر از سه ترانسفورماتور تک فاز است.
ترانس تک فاز از چه اجزایی ساخته شده؟
ترانسفورماتور تک فاز با برق تک فاز کار می‌کند و دارای دو قسمت است: قسمت مغناطیسی و قسمت الکتریکی. قسمت مغناطیسی از یک هسته آهنی مغناطیسی تشکیل شده است، درحالی‌که قسمت الکتریکی از یک سیم‌پیچ‌های مسی تشکیل شده است.
ترانس فقط می‌تواند با جریان متناوب کار کند، زیرا جریان مستقیم میدان الکترومغناطیسی ایجاد نمی‌کند. ترانسفورماتور هیچ قسمت متحرکی ندارد. از این رو، هیچ اصطکاک مکانیکی در هنگام کار با آن وجود ندارد. بنابراین، در هنگام استفاده از ترانسفورماتور تک فاز، اتلاف انرژی کمی وجود دارد، که باعث می‌شود این ترانس کارایی بالایی داشته باشد.
هنگامی که سیم‌پیچ اولیه ترانسفورماتور، با جریان متناوب مواجه می‌شود، یک میدان الکترومغناطیسی متناوب ایجاد می‌کند. بخشی از میدان مغناطیسی تولید شده از طریق القای متقابل، به سیم پیچ ثانویه منتقل می‌شود و جریان را تولید می‌کند. ولتاژ در سیم پیچ‌های ثانویه با همان فرکانس سیم پیچ‌های اولیه القا می‌شود. قانون فارادی می‌تواند مقدار ولتاژ القایی را تعیین کند.
اتوترانسفورماتور، یک ترانسفورماتور الکتریکی است که فقط یک سیم‌پیچ دارد و در تثبیت‌کننده یا استابلایزر ولتاژ استفاده می‌شود. خرید استابلایزر در شرایطی که محتوی یک ترانس با کیفیت است، معمولاً با قیمت بالاتری همراه است.
روش کار ترانس تک فاز
ترانس تک فاز بر اساس اصل «اندوکتانس یا القای متقابل» کار می‌کند. سیم‌پیچ‌های اولیه به یک جریان متناوب متصل می‌شوند که برق سیم‌پیچ را تأمین می‌کند و میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. فرآیند ایجاد میدان مغناطیسی به عنوان اندوکتانس متقابل شناخته می‌شود و طبق قانون فارادی، جریان از سیم پیچ عبور می‌کند.
میدان مغناطیسی ایجاد شده با افزایش جریان عبوری از سیم پیچ تقویت می‌شود و خطوط مغناطیسی نیرو ایجاد می‌کند. خطوط مغناطیسی نیرو، شار مغناطیسی را تشکیل می‌دهند و سیم‌پیچ ثانویه، سیستم را به شار مغناطیسی متصل می‌کند.
نسبت چرخش بین سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه، قدرت میدان مغناطیسی تولید شده را تعیین می‌کند. افزایش جریان، منجر به افزایش شار مغناطیسی می‌شود. شار مغناطیسی جریان در هسته، باعث ایجاد ولتاژ در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود. مقدار ولتاژ القایی را می‌توان با استفاده از قانون فارادی تعیین کرد.
کاربردهای ترانس تک فاز
ترانسفورماتور تک فاز عمدتاً در وسایل برقی ولتاژ پایین مانند دستگاه‌های خانگی استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای ترانسفورماتور تک فاز عبارتند از:
- کاهش ولتاژ در توزیع برق محلی
- تنظیم ولتاژ در تلویزیون
- مورد استفاده در وسایل روشنایی و گرمایشی
- در مناطقی که تقاضا برای برق کم است مانند مناطق روستایی
- افزایش ولتاژ در اینورترهای خانگی
مزایای ترانسفورماتور تک فاز
- این سیستم قابل اعتماد است و وقتی ترانسفورماتورها به صورت موازی متصل می‌شوند تداوم فعالیت را تضمین می‌کند.
- ترانسفورماتورها به صورت موازی کار می‌کنند و احتمال اضافه بار را کاهش می‌دهند.
- ترانسفورماتور می‌تواند بر اساس نیاز بار روشن یا خاموش شود.
معایب ترانسفورماتور تک فاز
- نگهداری آن هزینه‌بر است.
- نیاز به فضای زیادی برای نصب دارد.
- هنگامی که ترانسفورماتورها به صورت موازی متصل می‌شوند، احتمال خرابی وجود دارد.
فرق استابلایزر ولتاژ با ترانس تک فاز
استابلایزر دستگاهی است که تغییرات ولتاژ ورودی را متوجه می‌شود و بر اساس آن ولتاژ خروجی را تا حد معینی افزایش و یا کاهش می‌دهد به گونه‌ای که ولتاژی که به تجهیزات الکترونیکی می‌رسد ثابت و در محدوده بهینه باقی می‌ماند. اگرچه استابلایزر و ترانسفورماتور با هم فرق دارند، اما نوع خاصی از ترانس به نام اتوترانسفورماتور یا ترانس اتوماتیک در ساختار استابلایزر به کار می‌رود.
اتوترانسفورماتور چیست؟
اتوترانسفورماتور یا ترانسفورماتور خودکار نوعی ترانسفورماتور الکتریکی است که فقط یک سیم‌پیچ دارد. پیشوند «خودکار» به سیم‌پیچ منفرد که به تنهایی عمل می‌کند اشاره دارد نه به هیچ مکانیزم اتوماتیکی. یک ترانسفورماتور خودکار شبیه ترانسفورماتور دو سیم‌پیچ تک فاز یا سه فاز است اما در نحوه ارتباط سیم‌پیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور متفاوت است.
در ترانسفورماتور خودکارِ به‌کار رفته در ساختار استابلایزر، از یک سیم‌پیچ به عنوان سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه استفاده می‌شود. این سیم‌پیچ برای افزایش و کاهش ولتاژ به میزان مشخص به کار می‌آید. اما در ترانسفورماتور عادی تک فاز و سه فاز، از دو سیم پیچ مختلف برای مصارف سیم‌پیچ اولیه و ثانویه استفاده می‌شود.
گروه صنعتی تی بی ام مرکز مناسبی برای خرید استابلایزر دارای اتوترانسفورماتور است که به آن استابلایزر سروو موتوری اتوماتیک می‌گویند.
آشنایی با برق سه فاز و برق تک فاز
حالا که در رابطه با ترانسفورماتور تک فاز آشنا شدیم شاید بهتر باشد با برق تک فاز و برق سه فاز نیز آشنا شویم و در رابطه با این موارد نیز اطلاعاتی به دست آوریم چرا که مطمئن باشید در این مبحث از اهمیت ویژه‌ای برخودار هستند.
قبل از این موضوع باید برق AC را تعریف نماییم. ما جریان‌های برقی متنوعی داریم که AC یکی از انواع آن بوده و دارای جریان برق متناوب است. جهت این جریان دائما در حال تغییر کردن است و دارای مقدار ثابتی نیز نمی‌باشد.
AC توسط یک ژنراتور متناوب ساز تولید می‌شود که از قطع شدن این جریان برق جلوگیری می‌نماید. جریان AC دارای شکل موج‌های مختلفی است و می‌تواند به صورت مربعی، مثلثی و … خود را منتشر نماید. در واقع جریانی که در پریزهای برق وجود دارد، همان جریان AC است.
خب حالا که در رابطه با این نوع از جریان برق آشنا شدید، بهتر است سراغ تعریف برق تک فاز و سه فاز برویم.
برق تک فاز چیست؟
جریان متناوب AC به دو نوع تقسیم می‌شود که تک فاز یکی از این انواع است. این برق دارای مصارف خانگی است و نوع ساده‌تری از AC محسوب می‌شود. برقی که در سیم کشی منازل وجود دارد، برق تک فاز AC است.
در کشور ایران به صورت استاندارد جریان متناوب AC، ۲۲۰ ولت در نظر گرفته شده است. نکته مهمی که در رابطه با برق متناوب وجود دارد این است که بر خلاف برق مستقیم، دارای قطعی و نوسانات بیش از اندازه است که باعث می‌شود برای جلوگیری از خرابی وسایل برقی به استابلایزر نیاز داشته باشیم.
برق سه فاز چیست؟
حالا که با برق تک فاز آشنا شدیم، می‌توانیم برق سه فاز را نیز بشناسیم. همانطور که گفتیم جریان برق متناوب به دو نوع تقسیم می‌شود که نوع دوم آن همان برق سه فاز است. زمانی که پای صنعت به میان می‌آید، برق سه فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. دستگاه‌های مختلفی وجود دارند که به منبع تغذیه سه فاز نیازمند بوده و از آن استفاده می‌کنند. الکتروموتورها نمونه‌هایی از این وسایل و قطعات هستند.
همانطور که از نام این برق مشخص است از ۳ فاز تشکیل شده که هر کدام از این فازها با دیگری ۱۲۰ درجه اختلاف دارند. این برق برای کارگاه‌ها و کارخانه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به صورت معمول در منازل از برق تک فاز استفاده خواهد شد.
البته همیشه استثنا وجود دارد. آسانسورها نیز از برق سه فاز استفاده می‌کنند و به همین دلیل در ساختمان‌های مسکونی و اداری که داری آسانسور می‌باشند نیز از برق سه فاز استفاده خواهد شد.
در رابطه با ترانسفورماتورها نیز باید به این نکته اشاره کنیم که ترانس تک فاز از برق تک فاز و ترانس سه فاز از برق سه فار استفاده خواهد کرد.
جمع‌بندی
ترانس تک فاز نوعی ترانسفوماتور است که با برق تک فاز عمل می‌کند. ترانسفورماتور وسیله‌ای است که ولتاژ ورودی را به ولتاژ خروجی با مقادیر متفاوت تبدیل می‌کند، درحالی‌که سطح توان را در هر دو طرف یکسان نگه می‌دارد. نوع خاصی از ترانسفوماتور به نام اتوترانسفورماتور وجود دارد که به جای دو سیم‌پیچ، یک سیم‌پیچ دارد. این نوع ترانس در ساختار انواعی از استابلایزرهای ولتاژ به کار می‌روند. استابلایزر دستگاهی است که ولتاژ خروجی را در محدوده مجاز حفظ می‌کند، حتی زمانی که منبع تغذیه دارای نوسان است.
به طور کلی می_توان گفت، این دو دستگاه ویژگی‌های متفاوت و در اکثر موارد کارکردهای متفاوتی دارند. با این حال، اگر به دنبال محافظت از تجهیزات الکترونیک در برابر بار اضافی ولتاژ هستید، استابلایزر گزینه اول است.
