مقالات
ترانس سه فاز چیست و چه کاربردهایی دارد؟
تیر
به طور کلی ترانس یا ترانسفورماتور، دستگاهی است که ولتاژ یا سایر مشخصه‌های انرژی الکتریکی را هنگام حرکت از مداری به مدار دیگر تغییر می‌دهد. ترانس‌ها انواع مختلفی دارند. همچنین انواع مختلفی از سیستم‌های الکتریکی وجود دارد و بنابراین انواع ترانسفورماتورها باید با سیستم‌های سازگار خود کار کنند. یک ترانس سه فاز با یک سیستم الکتریکی سه فاز AC (جریان متناوب) کار می‌کند تا برق پایدار و ایمن برای مصرف‌کنندگان را تأمین کند. برخی از ترانس‌ها نیز در ساخت استابلایزر کاربرد دارند به طوری که خرید استابلایزر اتوماتیک بدون یک ترانس توکار قابل تصور نیست.
بسته به صنعت یا کاربرد، اندازه، طراحی، درجه ولت آمپر و قابلیت تحمل بار ترانسفورماتور سه فاز متفاوت خواهد بود.
ترانس سه فاز چیست؟
ترانس سه فاز یا ترانسفورماتور سه فاز، ماشینی غیر فعال (ثابت) است که انرژی الکتریکی را بین مدارها منتقل می‌کند. از آنجایی که برق سه فاز اغلب برای سیستم‌های توزیع برق استفاده می‌شود، منطقی است که ما به ترانسفورماتورهای سه فاز نیاز داشته باشیم تا بتوانیم ولتاژ را بالا یا پایین کنیم.
با این حال چند ترانسفورماتور تک فاز معمولی را نیز می‌توان با هم ترکیب کرد، تا عملکرد نوع سه فاز را داشته باشند. اما برای سهولت کار، ترانسفورماتورهای سه فاز ویژه‌ای برای این کارها ساخته شده‌اند و می‌توانند با الزامات، اندازه و وزن کمتر کار کنند.
سیم‌پیچ‌ها، هسته و اتصالات ترانس سه فاز
یک ترانس سه فاز، از سه مجموعه سیم‌پیچ اولیه و ثانویه ساخته شده است که هر مجموعه به دور پایه یک هسته آهنی پیچیده می‌شود؛ انگار که سه ترانس تک فاز دارای یک هسته مشترک هستند:
روش‌های مختلفی که این سیم‌پیچ‌ها را می‌توان به یکدیگر متصل کرد، پیکربندی را مشخص می‌کند. این مجموعه از سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه در دو پیکربندی Δ یا Y به هم متصل می‌شوند تا یک واحد کامل را تشکیل دهند.
چه مجموعه‌های سیم‌پیچ یک مجموعه هسته مشترک داشته باشند یا هر جفت سیم‌پیچ یک ترانسفورماتور جداگانه باشد، گزینه‌های اتصال سیم‌پیچ یکسان هستند:
- اولیه- ثانویه
- Y – Y
- Y – Δ
- Δ – Y
- Δ – Δ
دلایل انتخاب یک پیکربندی Y یا Δ برای اتصالات سیم‌پیچ ترانسفورماتور، همانند دلایل حاکم بر دستگاه‌های سه فاز دیگر است: اتصالات Y فرصت ولتاژهای متعدد را فراهم می‌کند، در حالی که اتصالات Δ از سطح بالاتری از قابلیت اطمینان برخوردار هستند (اگر یک سیم پیچ باز نشد، دو مورد دیگر هنوز هم می‌توانند کار کنند).
انواع ترانس سه فاز
تا اینجا با ترانس سه فاز و اتصالات آن به صورت کامل آشنا شدیم. حالا نوبت به این موضوع می‌رسد که انواع ترانس سه فاز را نیز بشناسیم.
ترانس‌های سه فاز یا ترانسفورماتورهای سه فاز از نظر نوع و مدل هسته‌ای که در آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، به دو دسته بندی کلی تقسیم می‌شود.
- ترانس سه فاز با هسته یک پارچه
- ترانس سه فاز با هسته مجزا
برای اینکه انرژی الکتریکی از یک طرف سیم پیچ به سمت دیگر آن انتقال پیدا کند، به هسته‌ای رسانا نیاز دارد. به همین دلیل است که این هسته را از مواد هادی و رسانا مانند آهن می‌سازند تا به خوبی بتوانند این انرژی الکتریکی را منتقل نمایند. حالا این هسته می‌تواند به صورت یک پارچه یا رسانا باشد. در ادامه با این دو دسته به صورت کامل آشنا خواهیم شد.
ترانس سه فاز با هسته یک پارچه
ترانسفورماتورهای سه فازی که هسته آن‌ها به صورت یک پارچه می‌باشد، از یک هسته با سه عدد ستون ساخته شده‌اند. دور هر کدام از این ستون‌ها سیم پیچ بسته می‌شود و در انتها برای مهار این ستون‌ها از دو یوغ در قسمت‌های فوقانی و تحتانی استفاده خواهد شد.
ترانس سه فاز با هسته مجزا
در این نوع از ترانس‌های سه فاز از هسته‌هایی مشابه با هسته‌های ترانس تک فاز استفاده می‌شود با این تفاوت که سه عدد از آن‌ها را در کنار هم استفاده می‌کنند.
تفاوت ترانس سه فاز با هسته یک پارچه و ترانس سه فاز با هسته مجزا
ترانس‌های سه فازی که از هسته یک پارچه استفاده می‌کنند، آهن کمتری را استفاده می‌کنند و در نتیجه این موضوع، وزن و ابعاد ترانس کاهش پیدا خواهد کرد. یکی دیگر از مزیت‌هایی که این ترانس‌ها دارند این است که راندمان بسیار بالاتری نسبت به نوع مجزا داشته و عملکرد بهتری دارند.
این راندمان بالا باعث می‌شود که هزینه ترانس سه فاز یک پارچه کمتر باشد و برای خریداران مقرون به صرفه نیز باشد.
ترانس با هسته یک پارچه تنها یک مسئله دارد و آن به تعمیرات برمیگردد. اگر این ترانس دچار خطا و مشکل شود، باید تمامی ستون‌ها از مدار خارج شوند و این در حالی است که ترانس مجزا این مشکل را نداشته و با خرابی هر کدام از هسته‌ها می‌توان آن را به صورت جدا گانه از مدار خارج کرد و بعد از تعمیر و یا تعویض، آن را داخل مدار برگرداند.
در حالت کلی این شما هستید که با توجه به نیاز خود باید انتخاب کنید که کدام نوع مناسب‌تر بوده و باید آن را خریداری نمایید.
سایر ساختارهای ترانس سه فاز
به غیر از هسته و سیم‌پیچ‌ها، بخش‌های حیاتی دیگری در ترانس سه فاز وجود دارد که در زیر مورد بحث قرار می‌گیرد:
- عایق: این قسمت به عنوان مانعی عمل می‌کند که سیم‌پیچ‌ها را از هسته جدا می‌کند.
- روغن ترانسفورماتور: روغن ترانسفورماتور دو وظیفه اصلی دارد: عایق‌کاری و خنک‌کننده. خواص عایق روغن از اتصال کوتاه و قوس الکتریکی برق جلوگیری می‌کند. این روغن با انتقال گرما از هسته و سیم‌پیچ‌ها به بیرون، به عنوان خنک‌کننده عمل می‌کند.
- دماسنج: دماسنج‌ها دمای روغن را کنترل می‌کنند.
- سیستم‌های کاهش فشار: سیستم‌های کاهش فشار بخشی از پروتکل ایمنی هستند. آن‌ها موقعیت‌های فشار بیش از حد را خنثی می‌کنند.
- کولر یا سیستم خنک‌کننده: سیستم خنک‌کننده، مایع خنک‌کننده را سرد می‌کند. این سیستم، دمای روغن داغ را از طریق آب یا لوله‌های هوای خنک، کم می‌کند. سپس روغن خنک‌شده به هسته و سیم‌پیچ‌ها باز می‌گردد.
- مخزن: مخزن از سیم‌پیچ و هسته ترانسفورماتور در برابر شرایط خارجی محافظت می‌کند و مایع خنک‌کننده (روغن) را نگه می‌دارد.
- نگهدارنده روغن: نگهدارنده نفت ظرفی است که جدا از مخزن نصب می‌شود. پس از انبساط روغن، به دلیل گرم شدن در سیم‌پیچ‌ها و هسته، به نگه‌داشتن روغن کمک می‌کند.
- تنظیم‌کننده‌های ولتاژ: تنظیم‌کننده‌های ولتاژ، ولتاژ خروجی را تغییر می‌دهند، چون در شرایط بارگذاری کاهش یافته است.
- رله گازی: رله گازی نام دیگری نیز دارد: «رله بوخهولتز». این بخش، حباب‌های گاز آزاد شده از مخزن ترانسفورماتور را نگه می‌دارد. دیدن این گاز آزاد نشان دهنده وجود مشکل در ترانسفورماتور است.
- هواکش‌ها: هواکش‌ها برای خشک نگه‌داشتن روغن ترانسفورماتور هستند. این هواکش‌ها رطوبت را از حفره‌های هوای بالای سطح روغن حذف می‌کنند.
کاربرد ترانس سه فاز
ترانس سه فاز در حقیقت یک ماشین همه‌کاره است که در بسیاری از زمینه‌ها کاربرد دارد. برخی از کاربردهای رایج‌تر عبارتند از:
- فرآیندهای تولید و انتقال نیرو از ترانسفورماتورهای سه فاز استفاده می‌کنند.
- ترانسفورماتورهای سه فاز می‌توانند ولتاژ را در بسیاری از صنایع افزایش یا کاهش دهند. این ترانسفورماتورها به طور گسترده در معدن، چاپ، نساجی، آسانسور، اتوماسیون صنعتی و پتروشیمی و چندین مورد دیگر استفاده می‌شوند.
- از آنجایی که ترانس سه فاز می‌تواند نویز و تداخل پالس فرکانس بالا را از کوپلینگ داخلی خود حذف کند، این ترانسفورماتورها هنگام ساخت ماشین ابزار دقیق، ضروری هستند. در سیستم‌های بار صنعتی با قدرت بالا، مانند درایوهای موتور و یکسوکننده‌ها، ترانس‌ها هم در میان تجهیزات دیگر به چشم می‌خورند.
گروه صنعتی تی بی ام انواع ترانس‌ها و همچنین استابلایزرهای خودکار حاوی ترانس اتواماتیک را ارائه می‌دهد.
سؤالات متداول
آیا ترانس سه فاز می‌تواند از منبع تک فاز برای تأمین برق سه فاز استفاده کند؟
تغییر ولتاژهای ورودی تک‌فاز برای تأمین برق سه فاز در خروجی ترانسفورماتور غیرممکن است. هنگام تبدیل یک سیستم تک فاز به سه فاز به ماشین‌های تغییر فاز یا مبدل‌های فاز مانند خازن‌ها و راکتورها نیاز است.
آیا ترانسفورماتورهای سه فاز می‌توانند در فرکانس‌های بالاتر از فرکانس نامی کار کنند؟
امکان استفاده از ترانسفورماتورهای سه فاز در فرکانس‌های بالاتر از نامی وجود دارد. اما هرچه فرکانس بالاتر از مقدار نامی باشد، تنظیم ولتاژ کاهش می‌یابد.
هنگامی که در مورد ترانسفورماتورهای سه فاز صحبت می‌شود، امپدانس به چه معناست؟
امپدانس یک ویژگی محدودکننده جریان ترانسفورماتور است و معمولاً به صورت درصد بیان می‌شود. این پارامتر ظرفیت قطع فیوز یا قطع‌کننده مدار را برای محافظت از سیم‌پیچ‌های اولیه ترانسفورماتور تعیین می‌کند.
جمع‌بندی
برخلاف ترانس یک فاز که برای تغییر ولتاژ در برق تک فاز استفاده می‌شود، ترانس سه از برای برق سه فاز است و در حقیقت ترکیبی خاص از سه ترانس تک فاز محسوب می‌شود. این نوع ترانس بیشتر برای مراکز توزیع برق و همچنین هرجای دیگری که در آن از برق سه از استفاده می‌شود، کاربرد دارد. از اینکه در مقاله ترانس سه فاز ما را همراهی کردید از شما متشکریم.
