انواع ترانسفورمر رکتیفایرها از نظر سامانه‌های خنک کنندگی

• خنک کنندگی با هوا (هواخنک) (AN)

این نوع ترانسفورمر رکتیفایرها به طور معمول در محدوده‌های ۱۰ تا ۵۰ ولت و ۵ تا ۳۰ آمپر ساخته می‌شوند، ولی براساس تقاضا طراحی و تولید ترانسفورمررکتیفایرهای هوا خنک در توان‌های بالاتر نیز امکان پذیر است.

• خنک کنندگی با روغن (ON)

به منظور بالا بردن قابلیت اطمینان دستگاه در شرایط سخت، ترانسفورمر رکتیفایرها با خنک کنندگی روغنی ساخته می‌شوند. در این نوع از ترانسفورمر رکتیفایرها پل یکسوساز و فیلترهای مورد نظر داخل روغن غوطه‌ور بوده و مخزن روغن مجهز به نمایشگر سطح، دمای روغن و رطوبت‌گیر است.

انواع ترانسفورمر رکتیفایرها از نظر روش‌های کنترل

• ترانسفورمر رکتیفایرهای کنترل اتوترانسفورمری (رگاولتی)

در این نوع ترانسفورمر رکتیفایرها که با ورودی تک فاز و سه فاز تولید می‌شوند یک اتوترانسفورمر متغیر (واریاک) در مدار اولیه ترانسفورماتور دستگاه نصب می‌گردد. توسط این اتوترانسفورمر، ولتاژ اولیه ترانسفورماتور اصلی بین صفر تا حداکثر قابل تنظیم بوده، بنابراین ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور نیز بین صفر تا حداکثر محدوده اسمی تغییر می‌یابد، در نتیجه در صورت استفاده از پل یکسوساز دیودی ولتاژ خروجی یکسو شده نیز به همین ترتیب قابل تنظیم خواهد بود.

مزیت این نوع از ترانسفورمر رکتیفایرها تنظیم پیوسته ولتاژ خروجی از صفر تا حداکثر اسمی آن می‌باشد. ترانسفورمر رکتیفایرهای اتوترانسفورمری از نوع ولتاژ ثابت محسوب شده که جریان مورد نیاز با تنظیم ولتاژ تأمین خواهد گردید. ضعف عمده این ترانسفورمر رکتیفایرها این است که با تغییر مقاومت الکتریکی معادل سامانه حفاظت کاتدی به هر دلیل (مانند بارندگی، خشکی خاک و غیره) به دلیل تثبیت ولتاژ در رنج تنظیمی، میزان جریان تغییر یافته که در نتیجه نیاز به تنظیم مجدد ترانسفورمر رکتیفایر می‌باشد.

• ترانسفورمر رکتیفایرهای کنترل الکترونیکی

در این نوع از ترانسفورمر رکتیفایرها از پل یکسوساز تریستور استفاده می‌شود و به طور معمول یکسوساز از نوع تمام موج و نیمه کنترل یا تمام کنترل شونده بوده که در ثانویه ترانسفورماتور کاهنده نصب می‌گردد و با تغییر زاویه آتش تریستورها توسط مدار کنترل الکترونیک، توان خروجی دستگاه تغییر خواهد یافت.

در رکتیفایرهای تریستوری بسته به نیاز و شرایط بهره‌برداری می‌توان کنترل را بر مبنای جریان (Current Source) یا تثبیت ولتاژ (Voltage Source) در نظر گرفت.

• ولتاژ ثابت (Constant Voltage)

در ترانسفورمر رکتیفایرهای ولتاژ ثابت، واحد کنترل الکترونیک از ولتاژ خروجی بازخورد (فیدبک) گرفته و با تغییر در ولتاژ ورودی و جریان خروجی، ولتاژ خروجی را در مقدار تنظیم شده قبلی تثبیت می‌نماید. ضعف ترانسفورمر رکتیفایرهای ولتاژ ثابت مانند ترانسفورمر رکتیفایرهای اتوترانسفورمری می‌باشد. بدین صورت که کاهش جریان تزریقی (در اثر افزایش مقاومت ویژه الکتریکی زمین) مشکل عدم حفاظت کاتدی و در صورت افزایش جریان تزریقی (در اثر کاهش مقاومت معادل سامانه تحت حفاظت) موجب صدمه دیدن پوشش سازه تحت حفاظت کاتدی خواهد شد.

• جریان ثابت (Constant Current)

به منظور برطرف نمودن مشکل بازدید و تنظیم ترانسفورمر رکتیفایرهای ولتاژ ثابت، ترانسفورمر رکتیفایرهای با جریان ثابت و کنترل الکترونیکی (AMP-O-MATIC) ساخته و به بازار عرضه گردیده است. در ترانسفورمر رکتیفایرهای جریان ثابت، با تغییر مقاومت معادل سامانه تحت حفاظت، میزان جریان خروجی تغییر نیافته و ثابت می‌ماند و این امر باعث تغییر ولتاژ خروجی ترانسفورمر رکتیفایر خواهد شد. بدین صورت اگر بنا به دلایلی مقاومت معادل سامانه تحت حفاظت افزایش یابد برای تثبیت جریان تزریقی، ولتاژ خروجی متناسب با مقاومت معادل مدار افزایش می‌یابد. تثبیت جریان خروجی بوسیله واحد کنترل الکترونیک و با تغییر زاویه آتش تریستورها انجام می‌پذیرد. واحد کنترل الکترونیک با نمونه‌گیری از جریان خروجی دستگاه (بوسیله یک شنت نمونه‌گیر) هرگونه تغییر در مقدار جریان تنظیم شده را تشخیص داده و با تغییر زاویه آتش تریستورها، جریان خروجی را در مقدار تنظیم شده تثبیت می‌نماید. در صورتی که به دلیل تغییر شرایط محیطی (به طور مثال تغییر فصل) مقاومت معادل سامانه تحت حفاظت افزایش یابد، ولتاژ خروجی تا ۱۰ درصد بیشتر از ولتاژ اسمی دستگاه در جهت تثبیت جریان ترانسفورمر رکتیفایر افزایش یافته و از تغییر جریان تزریقی تنظیم شده جلوگیری می‌نماید.

ترانسفورمر رکتیفایرهای کنترل الکترونیکی چند کاناله با خنک‌کنندگی هوا ساخت شرکت برناالکترونیک

• ترانسفورمر رکتیفایرهای کنترل الکترونیکی/ اتوترانسفورمری (اتوماتیک/ دستی)

به منظور افزایش قابلیت اعتماد ترانسفورمر رکتیفایرهای کنترل الکترونیکی و اطمینان از تضمین خروجی دستگاه در مواقع بروز مشکل در واحد کنترل الکترونیک این نوع ترانسفورمر رکتیفایر توصیه می‌گردد. از آنجایی که ترانسفورمر رکتیفایرهای حفاظت کاتدی به طور معمول در شرایط آب و هوایی بد و در نقاط دوردست نصب می‌شوند و اشکال در سیستم کنترل الکترونیک آن‌ها موجب وقفه زمانی جهت تعمیر ترانسفورمر رکتیفایرهای مذکور در زمان خرابی آن‌ها شده، در نتیجه باعث عدم حفاظت کاتدی سازه مذکور و نهایتا خسارت‌های جبران‌ناپذیر می‌گردد. در این شرایط استفاده از ترانسفورمر رکتیفایرهای کنترل الکترونیکی/ اتوترانسفورمری مقرون به صرفه می‌باشد. بدین ترتیب در صورت بروز مشکل در واحد کنترل الکترونیک خروجی دستگاه قطع نشده و ترانسفورمر رکتیفایر بوسیله اتوترانسفورمر کارکرد خود را ادامه خواهد داد.

در این نوع از ترانسفورمر رکتیفایر یک دستگاه واریاک در اولیه ترانسفورماتور اصلی نصب شده و پل یکسوساز نیز از نوع تریستوری می‌باشد، در عین حال مداری روی بخش یکسوساز تعبیه گردیده و در مواقعی که ترانسفورمر رکتیفایر در حالت رگاولتی قرارداده شود، تریستورها مانند دیود عمل نموده و با تغییر اتوترانسفورمر، خروجی دستگاه نیز تغییر می‌یابد. شایان ذکر است اتوترانسفورمر دستگاه در حالت کنترل الکترونیکی نیز در مدار بوده و تنظیم خروجی به صورت هم زمان توسط اتوترانسفورمر و واحد کنترل الکترونیک قابل انجام است.

• ترانسفورمر رکتیفایرهای هوشمند

با توجه به اینکه پیشرفت فناوری میکروپروسسورها و کاربرد وسیع آن در صنایع مختلف به خصوص کنترل و حفاظت، بسیار چشمگیر و قابل توجه بوده و همچنین کارشناسان و متخصصین حفاظت کاتدی نیز همواره در پی بهره‌گیری از روش و ابزارهای نو برای بهبود سامانه‌های حفاظت کاتدی بوده‌اند، در همین راستا از قابلیت برنامه‌ریزی و ذخیره اطلاعات، همچنین دریافت گزارش های مختلف از میکروپروسسورها استفاده نموده و ضمن افزایش قابل توجه دقت حفاظت، افزایش طول عمر تجهیزات مورد حفاظت، صرفه‌جویی در بازرسی‌های دوره‌ای میدانی کارشناسان حفاظت کاتدی، دسترسی سریع به اطلاعات و ارقام را فراهم آورده‌اند.

سامانه‌های حفاظت کاتدی هوشمند، جهت نصب در مجتمع‌های پالایشگاهی، نیروگاه‌ها، صنایع پتروشیمی، خطوط لوله بین شهری و … بسیار ایده‌آل است. در سامانه مذکور پتانسیل نقاط مختلف سامانه نسبت به الکترولیت (خاک، آب و …) به صورت دائم (توسط هافسل ثابت) به ترانسفورمر رکتیفایر منتقل شده و دستگاه بوسیله کنترل کننده هوشمند با تنظیم جریان خروجی، ولتاژ کلیه نقاط تحت آزمون را در محدوده معیار حفاظت کاتدی قرار می‌دهد. قسمت‌های اصلی این سامانه‌ها عباتند از:

• ترانسفورمر رکتیفایر با کنترل میکروپروسسوری یا میکروکنترلری
• هافسل ثابت (الکترودهای مرجع دائمی)

انواع ترانسفورمر رکتیفایرهای هوشمند به شرح زیر است:

• ترانسفورمر رکتیفایرهای هوشمند کنترل تک رفرنس (Constant Potential)

در سامانه‌های حفاظت کاتدی هوشمند تک رفرنس، به منظور تنظیم جریان تزریقی از یک الکترود مرجع دائمی بهره‌گیری می‌شود. بدین ترتیب که با اندازه‌گیری پیوسته پتانسیل سازه تحت حفاظت کاتدی نسبت به الکترولیت در تماس با سازه، جریان خروجی ترانسفورمر رکتیفایر تنظیم می‌گردد. اساس کار واحد کنترل ترانسفورمر رکتیفایر هوشمند، کنترل پیوسته پتانسیل رفرنس و براساس آن تغییر عرض پالس و زاویه آتش تریستورها است که نتیجه آن تغییر جریان خروجی می‌باشد. فرایند این عمل تثبیت پتانسیل رفرنس در محدوده معیار حفاظت کاتدی می‌باشد.

• ترانسفورمر رکتیفایرهای هوشمند کنترل چند رفرنس 

در سامانه‌های حفاظت کاتدی هوشمند چند رفرنس، به منظور تنظیم جریان تزریقی از چند الکترود مرجع دائمی جهت بازخورد (فیدبک) پتانسیل به واحد کنترل بهره‌گیری می‌شود.

واحد میکروپروسسوری این ترانسفورمر رکتیفایرها از ۴ بخش زیر تشکیل شده است:

• واحد دریافت کننده نمونه‌های ورودی (پتانسیل‌های الکترودهای مرجع دائم)
• واحد پردازش ورودی
• واحد خروجی نمایشگرها
• واحد خروجی آنالوگ

واحد ورودی قابلیت دریافت و پردازش نمونه‌ها را دارد. واحد پردازش ابتدا تمامی نمونه‌ها را از ورودی دریافت نموده، سپس با توجه به میزان پتانسیل‌های هافسل‌ها، نمونه خروجی آنالوگ را افزایش یا کاهش می‌دهد. این عملکرد باعث تنظیم نمونه‌ها در بهترین حالت می‌گردد.

در حالتی که پتانسیل هافسل‌ها در محدوده معیار حفاظتی قرار گیرند خروجی ثابت باقی می‌ماند. در طی این فرآیند، واحد پردازش، اطلاعات مورد نیاز را از طریق نمایشگر به کاربر انتقال می‌دهد. اگر در زمان کارکرد سامانه حفاظت کاتدی، میزان پتانسیل نمونه‌ها تغییر یابد، واحد پردازش بلافاصله با تغییر خروجی واحد آنالوگ، سامانه حفاظت کاتدی را با شرایط جدید نمونه‌ها تطبیق می‌دهد.

یکی از خصوصیات ترانسفورمر رکتیفایرهای هوشمند، امکان ارتباط سریال براساس استاندارد RS485 می‌باشد. این ارتباط امکان ایجاد یک شبکه با توپولوژی BUS را فراهم آورده است. براساس این توپولوژی همه دستگاه‌های ترانسفورمر رکتیفایر از طریق یک ارتباط دو سیمه به یکدیگر متصل شده و در نهایت به یک دستگاه سرور (که سرور مذکور توانایی تبادل اطلاعات و کنترل با رایانه را دارد) متصل می‌شوند.

هر یک از ترانسفورمر رکتیفایرها دارای یک آدرس مختص به خود در داخل سرور اصلی می‌باشند. شروع هر ارتباطی همواره از سرور خواهد بود، به این صورت که ابتدا سرور یک سیگنال که محتوی آدرس واحد مورد نظر برای برقراری ارتباط است را روی BUS قرار می‌دهد. بنابراین آدرس توسط تمامی واحدها دریافت شده و واحدی که آدرس ارسالی از سرور با آن برابر باشد را آماده دریافت اطلاعات بعدی می‌نماید و سیگنال بعدی حاوی فرمان دریافت و ارسال اطلاعات بوده، سپس امکان ارسال فرمان‌های دیگر را فراهم می‌آورد.

شرکت برناالکترونیک آمادگی خود را جهت طراحی و ساخت انواع ترانسفورمر رکتیفایرهای هوشمند براساس درخواست کارفرمایان محترم یا نیاز پروژه‌ها اعلام می‌دارد.

با روند ذکر شده در بالا امکان دریافت گزارش‌های مختلف از وضعیت سامانه حفاظت کاتدی و پتانسیل رفرنس‌ها فراهم می‌باشد. همچنین امکان فرمان به هر یک از ترانسفورمر رکتیفایرها و در نتیجه تنظیم پتانسیل رفرنس‌ها در محدوده حفاظت امکان پذیر می‌گردد.

تبادل اطلاعات از طریق تلفن ثابت (در صورت امکان) و سیم کارت تلفن همراه نیز امکان پذیر است. در همین خصوص یک واحد واسطه (Interface) به واحد کنترل کننده متصل شده و از طریق تماس تلفنی اطلاعات و فرمان‌های مربوطه منتقل می‌گردد.

ترانسفورمر رکتیفایرهای هوشمند دارای وضعیت‌های Local و Remote بوده، در حالت Remote کنترل سیستم حفاظت کاتدی توسط سرور انجام پذیرفته و در حالت Local تنظیم مورد نیاز در محل ایستگاه‌ها و توسط اپراتور صورت می‌گیرد.

شرکت برناالکترونیک آمادگی خود را جهت طراحی و ساخت انواع ترانسفورمر رکتیفایرها براساس درخواست کارفرمایان محترم یا نیاز پروژه‌ها اعلام می‌دارد.