چه چیزی ترانسفورماتور مستقیمساز است؟
"تبدیل انرژی" اصطلاح کلیای است که شامل مستقیمسازی، معکوسسازی و تغییر فرکانس میشود، که مستقیمسازی بیشترین کاربرد را در میان آنها دارد. تجهیزات مستقیمساز با مستقیمسازی و پالایش، توان متناوب ورودی را به توان مستقیم خروجی تبدیل میکنند. ترانسفورماتور مستقیمساز به عنوان ترانسفورماتور تأمینکننده توان برای چنین تجهیزات مستقیمسازی عمل میکند. در کاربردهای صنعتی، بیشتر توانهای مستقیم با ترکیب یک ترانسفورماتور مستقیمساز با تجهیزات مستقیمساز به دست میآید.
چه چیزی ترانسفورماتور قدرت است؟
ترانسفورماتور قدرت معمولاً به ترانسفورماتوری اشاره دارد که توان را به سیستمهای موتوری (موتور-محرک) تأمین میکند. بیشتر ترانسفورماتورها در شبکه قدرت، ترانسفورماتور قدرت هستند.
تفاوتهای بین ترانسفورماتور مستقیمساز و ترانسفورماتور قدرت
۱. تفاوتهای عملکردی
وظایف ترانسفورماتور مستقیمساز:
- فراهم کردن ولتاژ مناسب برای سیستم مستقیمساز؛
- کاهش تحریف موج ( آلودگی هارمونیک ) ناشی از سیستم مستقیمساز و حداقل کردن تأثیر آن بر شبکه.
اگرچه ترانسفورماتور مستقیمساز هنوز توان متناوب را خروجی میدهد، اما تنها به عنوان منبع توان برای تجهیزات مستقیمساز عمل میکند. معمولاً، پیچش اولیه آن به شکل ستاره (وای) و پیچش ثانویه آن به شکل مثلث (دلتا) متصل میشود. این ترتیب کمک میکند تا هارمونیکهای مرتبه بالاتر را کاهش دهد. اتصال ثانویه مثلث نقطه محاورهای زمیننشین ندارد، بنابراین اگر خطای زمینی تکقطبی در تجهیزات مستقیمساز رخ دهد، آسیب به تجهیزات نخواهد وارد شد. بلکه دستگاه تشخیص خطای زمینی یک سیگنال هشدار خواهد داد. علاوه بر این، جلوگیری الکترواستاتیک بین پیچشهای اولیه و ثانویه نصب شده تا جداسازی را افزایش دهد.

تبدیلکنندههای ترانسفورماتور عموماً در کاربردهایی مانند الکترولیز، ذوب، سیستمهای تحریک، موتورهای الکتریکی، کنترل سرعت آبشاری، جاذبههای الکترواستاتیکی و لحیمکاری با فرکانس بالا استفاده میشوند. ساختار آنها به طور نسبی بسته به کاربرد متفاوت است. برای مثال، ترانسفورماتورهای تبدیلکننده استفاده شده در الکترولیز اغلب با خروجی شش فاز طراحی میشوند تا موج مستقیم صافتری داشته باشند؛ وقتی با پل تبدیلکننده شش فاز خارجی ترکیب میشوند، خروجی بدون نوسان تولید میکنند.
برای ذوب و لحیمکاری با فرکانس بالا، پیچههای ترانسفورماتور و اجزای ساختاری بر اساس مشخصات موج جریان مدارهای تبدیلکننده تایریستور و نیازهای کاهش هارمونیکها بهینهسازی میشوند تا زیانهای گردابی در پیچهها و زیانهای پراکنده در قطعات فلزی کاهش یابند. با این حال، ساختار کلی آنها به طور کلی مشابه ترانسفورماتورهای استاندارد باقی میماند.
در مقابل، ترانسفورماتورهای قدرت معمولاً در کانفیگوراسیون Y/Y با نقطه متعادل زمینشده (برای تأمین انرژی تکفاز) متصل میشوند. اگر با تجهیزات تبدیلکننده استفاده شوند، خطای زمین میتواند آسیب شدیدی به سیستم تبدیلکننده وارد کند. علاوه بر این، ترانسفورماتورهای قدرت توانایی ضعیفی در کاهش هارمونیکهای مرتبه بالا تولید شده توسط بارهای تبدیلکننده دارند.
2. تفاوت در کاربردها
یک ترانسفورماتور که به طور خاص برای تأمین انرژی به یک سیستم تبدیلکننده طراحی شده، ترانسفورماتور تبدیلکننده نامیده میشود. در محیطهای صنعتی، بیشتر منابع تغذیه DC از شبکههای AC از طریق تجهیزات تبدیلکننده تشکیل شده از یک ترانسفورماتور تبدیلکننده و یک واحد تبدیلکننده بدست میآیند. در دنیای بسیار مدرن امروز، ترانسفورماتورهای تبدیلکننده نقش حیاتیای - مستقیما یا غیرمستقیما - در تقریبا همه بخشهای صنعتی ایفا میکنند.
ترانسفورماتورهای قدرت، از طرف دیگر، عموماً در سیستمهای انتقال و توزیع قدرت و همچنین برای روشنایی عمومی و بارهای موتوری (قدرت) کارخانهها استفاده میشوند.
کاربردهای اصلی ترانسفورماتورهای تبدیلکننده شامل:
- صنایع الکتروشیمیایی (مانند تولید آلومینیوم یا کلر)؛
- سیستمهای حرکتی که نیاز به قدرت DC دارند (مانند راهآهن)؛
- قدرت DC برای موتورهای الکتریکی؛
- منبع تغذیه DC برای انتقال مستقیم ولتاژ بالا (HVDC)؛
- قدرت DC برای پوشش الکتریکی یا ماشینکاری الکتریکی؛
- سیستمهای تحریک برای ژنراتورها؛
- سیستمهای شارژ باتری؛
- جاذبههای الکترواستاتیکی.
3. تفاوت در ولتاژ خروجی
- تفاوت در اصطلاحات:به دلیل ادغام نزدیک با تبدیلکننده، ولتاژ خروجی ترانسفورماتور تبدیلکننده به عنوان "ولتاژ سمت ولو" شناخته میشود، اصطلاحی که از خاصیت رسانایی یکطرفه دیودها (ولوها) ناشی میشود.
- تفاوت در روش محاسبه:چون بارهای تبدیلکننده موجهای جریان مختلفی تولید میکنند، روش محاسبه جریان خروجی به طور قابل توجهی با ترانسفورماتورهای قدرت متفاوت است و حتی بین انواع مختلف مدارهای تبدیلکننده متفاوت است.
4. تفاوتها در طراحی و ساخت
به دلیل نقش عملیاتی متمایز آنها، ترانسفورماتورهای تبدیلکننده در طراحی و ساخت به طور قابل توجهی با ترانسفورماتورهای قدرت متفاوت هستند:
- برای تطبیق با شرایط عملیاتی سخت، ترانسفورماتورهای تبدیلکننده از چگالی جریان و شار مغناطیسی کمتری استفاده میکنند.
- مقاومت داخلی آنها معمولاً طراحی میشود که کمی بالاتر باشد.
- در سمت ولو، برخی طراحیها نیاز به دو پیچه جداگانه دارند - یکی برای حرکت جلو و دیگری برای حرکت عقب یا ترمز عقب. در حالت ترمز، مبدل در حالت معکوس کار میکند.
- اگر نیاز به کاهش هارمونیک وجود دارد، یک سپر الکترواستاتیک با انتهای زمینشده بین پیچهها نصب میشود.
- تقویتهای ساختاری - مانند صفحات فشار تقویتشده، میلههای گیرهای تقویتشده و مجرای خنککننده روغن بزرگتر - برای بهبود تحمل کوتاهمداری استفاده میشوند.
- طراحی گرمایی شامل حاشیه ایمنی بزرگتری نسبت به ترانسفورماتورهای قدرت برای تضمین تảnی روان تحت شرایط بار غیرسینوسی است.