فهمندنی از تغییرات درست کننده و ترانسفورماتور برق

تفاوت‌های بین ترانس‌های مستطیل‌ساز و ترانس‌های قدرت

ترانس‌های مستطیل‌ساز و ترانس‌های قدرت هر دو به خانواده ترانس‌ها تعلق دارند، اما از نظر کاربرد و ویژگی‌های عملکردی اساساً متفاوت هستند. ترانس‌هایی که معمولاً روی ستون‌های برق دیده می‌شوند، معمولاً ترانس‌های قدرت هستند، در حالی که آنهایی که به سلول‌های الکترولیتی یا تجهیزات رنگ‌آمیزی در کارخانجات تامین می‌کنند، معمولاً ترانس‌های مستطیل‌ساز هستند. برای فهم تفاوت‌های آنها، باید سه جنبه را بررسی کرد: اصل کار، ویژگی‌های ساختاری و محیط عملیاتی.

از دیدگاه عملکردی، ترانس‌های قدرت عمدتاً با تبدیل سطح ولتاژ سروکار دارند. به عنوان مثال، آنها خروجی ژنراتور را از 35 kV به 220 kV برای انتقال طولانی مدت بالا می‌برند و سپس آن را به 10 kV برای توزیع در جوامع پایین می‌آورند. این ترانس‌ها در سیستم برق مانند نقل‌کنندگان عمل می‌کنند و فقط روی تبدیل ولتاژ تمرکز دارند. در مقابل، ترانس‌های مستطیل‌ساز برای تبدیل AC به DC طراحی شده‌اند و معمولاً با دستگاه‌های مستطیل‌ساز جفت می‌شوند تا AC را به ولتاژ DC خاصی تبدیل کنند. به عنوان مثال، در سیستم‌های حرکتی مترو، ترانس‌های مستطیل‌ساز انرژی AC شبکه را به 1,500 V DC برای حرکت قطارها تبدیل می‌کنند.

طراحی ساختاری نشان‌دهنده تفاوت‌های قابل توجهی است. ترانس‌های قدرت بر تبدیل خطی ولتاژ تأکید دارند، با نسبت‌های دقیق بین سیم‌پیچ‌های ولتاژ بالا و پایین. اما ترانس‌های مستطیل‌ساز باید حساب کنند که هارمونیک‌هایی در طول مستطیل‌سازی تولید می‌شود. سیم‌پیچ‌های ثانویه آنها اغلب از ساختارهای خاصی مانند شاخه‌های متعدد یا اتصالات دلتا استفاده می‌کنند تا هارمونیک‌های خاصی را کاهش دهند. به عنوان مثال، مدل ZHSFPT از یک سازنده از یک ساختار سه‌سیم‌پیچی با طراحی فاز‌شیفت برای کاهش مؤثر آلودگی هارمونیک 5 و 7 استفاده می‌کند.

انتخاب مواد هسته نیز نیازهای عملکردی را منعکس می‌کند. ترانس‌های قدرت معمولاً از فولاد سیلیسیون با جهت‌گیری دانه استاندارد برای کاهش زیان و کارایی بالا استفاده می‌کنند. ترانس‌های مستطیل‌ساز که با جریان‌های غیرسینوسی مواجه هستند، اغلب از فولاد سیلیسیون با نفوذپذیری بالا و رول‌شده در دمای پایین استفاده می‌کنند؛ بعضی از مدل‌های قدرت بالا حتی از هسته‌های آلیاژی بدون دانه استفاده می‌کنند. داده‌های آزمایشی نشان می‌دهند که تحت ظرفیت یکسان، ترانس‌های مستطیل‌ساز معمولاً 15٪-20٪ زیان بی‌بار بیشتری نسبت به ترانس‌های قدرت دارند به دلیل تنش‌های عملیاتی منحصر به فرد خود.

شرایط عملیاتی به طور قابل توجهی متفاوت است. ترانس‌های قدرت تحت بارهای نسبتاً پایدار کار می‌کنند، با فرکانس شبکه ثابت 50 Hz و دمای محیطی در محدوده -25°C تا 40°C. ترانس‌های مستطیل‌ساز با شرایط پیچیده‌تر مواجه هستند: کارخانجات الکترولیز آلومینیوم ممکن است روزانه ده‌ها تغییر بار داشته باشند، با افزایش جریان لحظه‌ای که بیش از 30٪ مقادیر اسمی را می‌گذراند. اندازه‌گیری‌های میدانی از یک ذوب‌کار نشان می‌دهند که دمای نقاط داغ سیم‌پیچ‌های ترانس‌های مستطیل‌ساز می‌تواند از 70°C به 105°C در طول شروع الکترولیزر بالا رود، که نیازمند پایداری حرارتی بالاتر از مواد عایق‌بندی است.

طراحی‌های محافظتی نیز متفاوت هستند. ترانس‌های قدرت بر محافظت از برق و رطوبت تمرکز دارند، معمولاً با رتبه IP23. ترانس‌های مستطیل‌ساز که معمولاً در محیط‌های صنعتی با گازهای خوردگی‌زا نصب می‌شوند، از پوشش‌های فولاد ضد زنگ و سطوح محافظتی بالاتر مانند IP54 استفاده می‌کنند. برخی از کارخانجات شیمیایی حتی ترانس‌های مستطیل‌ساز خود را با سیستم‌های تهویه تحت فشار مجهز می‌کنند تا ورود گازهای اسیدی را جلوگیری کنند.

دوره‌های نگهداری نیز متفاوت است. ترانس‌های قدرت استاندارد طبق مقررات ملی هر شش سال یک بار بازرسی هسته انجام می‌شود. اما سوابق نگهداری از یک گروه فولادی نشان می‌دهد که ترانس‌های مستطیل‌ساز در خطوط ریخته‌گری پیوسته نیاز به تعویض پوشش هر دو سال یک بار و آزمون تغییر شکل سیم‌پیچ هر سه سال یک بار دارند، به دلیل پیری سریع‌تر ناشی از تنش‌های مکانیکی قوی‌تر در شرایط مستطیل‌سازی.

ساختار هزینه‌ها نیز به طور قابل توجهی متفاوت است. برای واحد 1,000 kVA، ترانس قدرت استاندارد حدود 250,000 RMB هزینه دارد، در حالی که ترانس مستطیل‌ساز مشابه معمولاً بیش از 40٪ گران‌تر است. این به دلیل استفاده از مواد بیشتر ناشی از ساختارهای سیم‌پیچ پیچیده و اجزای کاهش هارمونیک اضافی است. داده‌های تولید از یک کارخانه نشان می‌دهد که ترانس‌های مستطیل‌ساز 18٪ مس بیشتر و 12٪ فولاد سیلیسیون بیشتر از ترانس‌های قدرت معادل استفاده می‌کنند.

سناریوهای کاربردی به طور واضح متفاوت هستند. ترانس‌های قدرت در زیرстан‌ها، مناطق مسکونی و مجموعه‌های تجاری گسترده هستند و توزیع اساسی برق را انجام می‌دهند. ترانس‌های مستطیل‌ساز در صنایع تخصصی کاربرد دارند: زیرستان‌های تحریک ریلی، اتاق‌های الکترولیز کارخانجات کلر-آلکالی و سیستم‌های انواعر کارخانجات خورشیدی. به عنوان مثال، یک مزرعه خورشیدی 24 ترانس مستطیل‌ساز برای تبدیل DC از پانل‌های خورشیدی به AC سازگار با شبکه نصب کرده است.

پارامترهای فنی نیز متفاوت است. ترانس‌های قدرت معمولاً دارای موانع کوتاه‌مداری 4٪-8٪ هستند که برای پایداری سیستم بهینه شده‌اند. ترانس‌های مستطیل‌ساز نیاز به محاسبه دقیق موانع دارند؛ اسناد طراحی یک مدل مشخص می‌کند که 8.5٪ برای محدود کردن جریان خطا و تضمین عملکرد ایمن مستطیل‌ساز است. در مورد افزایش دما، ترانس‌های قدرت دمای بالایی را به 95°C محدود می‌کنند، در حالی که ترانس‌های مستطیل‌ساز اجازه می‌دهند که دمای موقت به 105°C برسد، همان‌طور که در مشخصات فنی صریحاً بیان شده است.

استانداردهای کارایی انرژی متفاوت است. ترانس‌های قدرت باید با درجه‌های کارایی GB 20052 سازگار باشند، با محدودیت‌های صریح برای زیان‌های بی‌بار و باربری برای کلاس I کارایی. ترانس‌های مستطیل‌ساز هنوز تحت استانداردهای کارایی الزامی ملی پوشش داده نشده‌اند، اگرچه سازندگان پیشرو IEEE C57.18.10 را دنبال می‌کنند. داده‌های آزمایش مقایسه‌ای نشان می‌دهند که ترانس‌های مستطیل‌ساز پیشرفته 12٪ کارایی کلی بیشتری نسبت به مدل‌های معمولی دارند و هزاران یوان RMB در هزینه برق سالانه صرفه‌جویی می‌کنند.

انتخاب به طور قابل توجهی به کاربرد بستگی دارد. برای یک اتاق توزیع مسکونی، یک ترانس قدرت خشک نوع SCB13 کافی است. برای یک خط رنگ‌آمیزی، یک ترانس مستطیل‌ساز با راکتور توازن—مانند سری ZHS—ضروری است. یک داستان هشداردهنده از یک کارخانه خودرو است که اشتباهاً از یک ترانس قدرت استاندارد برای رنگ‌آمیزی الکتروفورتیک استفاده کرد، که باعث اشباع هسته به دلیل اختلاف DC و سوختن سیم‌پیچ در سه ماه شد.

روند آینده متفاوت است. ترانس‌های قدرت در حال پیشرفت به سمت هوشمندی هستند، با بسیاری از مدل‌های جدید که نظارت آنلاین را یکپارچه می‌کنند. ترانس‌های مستطیل‌ساز پیشرفت‌های مداوم در کاهش هارمونیک دارند؛ آخرین مدل یک برند از تنظیم دینامیکی ولتاژ برای کاهش تحریف هارمونیک جانبی از 28٪ به زیر 5٪ استفاده می‌کند. این تحولات فناوری به طور نزدیک با نیازهای کاربردی خود هماهنگ هستند.