ترانسفورماتور ایزوله نقش بسیار پر رنگی در ایمنی انسان (ایزوله بیمارستانی) و حفاظت از سلامت تجهیزات و مقابله با نویز (ایزوله صنعتی) و حتی هارمونیک دارد که جایگاه آن در صنایع ایران کمتر شناخته شده است.
در ترانسفورماتور ایزوله بین سیم پیچ اولیه و ثانویه ارتباط الکتریکی وجود ندارد. برعکس اتو ترانس که بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه هم ارتباط الکتریکی وجود دارد و هم القا دو ارتباط الکترومغناطیسی.
ترانسفورماتور ایزوله صرفا 1 به 1 نیست و می تواند بنا به ضرورت در هر محدوده ولتاژ اولیه و ثانویه ای تولید شود. ترانس ایزوله تکفاز و سه فاز با ولتاژهای ثانویه 220،110،48،12 ولت در رنج توان های وسیع قابل تولید هستند.
استاندارد IEEE 1100 در بخش 7.2.1 مزایای ترانس ایزوله را برشمرده است.
- کاهش نویز حالت مشترک
- تولید رفرنس نردیک مصرف کننده یا همان ساخت نول جهت جلوگیری از تشکیل حلقه های تداخل ناخواسته و پایین آرودن ولتاژ نول به ارت (NEV)
- کاهش جریان های هارمونیک سوم
- عدم برق گرفتگی در صورت تماس با هر یک از سیم های خروجی، این کاربرد بیشتر برای بیمارستان ها و مراکز نگهداری معلولان قابل استفاده است
ترانس های ایزوله در شرکت برنا الکترونیک برمبنای آخرین ویرایش استاندارد و به طور خاص الزامات استاندارد IEC 61558 به شرح ذیل تولید و ارائه میشود:
| شماره استاندارد | موضوع |
|---|---|
| IEC 61558-1 | الزامات و آزمون های عمومی |
| IEC 61558-2-1 | ترانسفورماتورهای جداکننده |
| IEC 61558-2-1 | ترانسفورماتورهای ایزوله برای کاربرد عمومی |
| IEC 61558-2-6 | ترانسفورماتورهای ایمنی (Safety isolating Transformers ) |
| IEC 61558-2-15 | ترانسفورماتورهای ایزوله مخصوص تجهیزات پزشکی |
ترانسفورماتورهای ایزوله در کاربردهای فضایی و پزشکی و اتوماسیون صنعتی وآزمایشگاه های دارای تجهیزات حساس استفاده می شوند. ترانسفورمااتورهای ایزوله مخصوص درایوها و ورودی یا خروجی UPS ها و یا سوییچ های بای پس آنها نیز استفاده می شود و به جرات میتوان گفت هر جا تجهیزات حساس الکترونیکی و مخابراتی و کنترلی و یا افراد بیمار و معلول وجود دارد، ترانسفورماتور ایزوله هم لازم است.
امروزه حتی مطب یک پزشک و یا یک کارگاه کوچک هم دارای تجهیزات حساس تصویربرداری و CNC و لیزر و اپتیک است و ترانس ایزوله بخاطر 4 یا به تعبیری 3 مزیت و ویژگی منحصر به فردی که دارد، بایستی پای ثابت تاین جهیزات باشد.
استفاده از ترانسفورماتورهای ایزوله در سیستمهای VFD قابلیت اطمینان سیستم را بهبود میبخشد، از قطع ناخواسته جلوگیری میکند، گذراهای مضر را از بین میبرد و در برابر خرابی یاتاقان موتور ناشی از جریانهای نشتی فرکانس بالا محافظت میکند. این امر ایمنی و راندمان عملیاتی را در کنترل موتورهای صنعتی، سیستمهای HVAC و خطوط تولید خودکار افزایش میدهد.
ترانس های ایزوله برای بالابردن اثربخشی مزیت اول (یعنی مقابله با نویز حالت مشترک) مجهز به شیلد فاراده یا شیلد الکترواستاتیک خواهند شوند.
شیلد الکترواستاتیک یا فارادی شیلد یک صفحه هادی غیر مغناطیسی مثل مس یا آلومینیوم است که بین دو سیم پیچ اولیه و ثانویه قرار می گیرد تا کوپلینگ خازنی بین اولیه و ثانویه را کاهش داده و خاصیت ایزولاسیون ترانس را بهبود بخشد به طوری که بار را از نویز حالت مشترک ایزوله کند.
این شیلد معمولا به ارت حفاظتی وصل می شود تا نویزهای فرکانس بالا را که از برق ورودی می آیند حذف کند. طبق استاندارد، شیلد نباید اتصال الکتریکی مستقیم با اولیه یا ثانویه داشته باشد، عایق بندی بین شیلد و سایر قطعات باید مطابق با الزامات عایق تقویت شده یا دوبل باشد. در آزمون استحکام دی الکتریک، شیلد نیز باید به صورت جداگانه تست دی الکتریک شود.
سه تیپ ترانس ایزوله، یکی بدون شیلد الکترواستاتیک (IT )، دیگری با شیلد سیمی (SIT) و نوع سوم با شیلد سیمی و محفظه ای (S2IT)، در برنا الکترونیک تولید می شود.
ناگفته پیداست که نوع سوم در خصوص کارآمدی ترانس ایزوله به عنوان فیلتر و ارستر بهتر خواهد بود.
مزایای دیگر مثل بازسازی نول و مقابله با هارمونیک های سوم در هرسه تیپ وجود دارد.
با تمهیداتی از قبیل استفاده از سیم آلومینیومی به جای مسی می توان دو عیب گرانی و سنگینی ترانس ایزوله را مرتفع کرد.
امروزه با توجه به پیشرفت تجهیزات الکترونیک و چالش های تداخل و نویز و بالارفتن ولتاژ نول به ارت (NEV) و نظایر آن اصلا نمی توان از مزایای ترانس ایزوله به راحتی عبور کرد.
در صورتی که هدف استفاده از ترانس ایزوله صرفا به وجود آوردن ایزولاسیون گالوانیک باشد می توان ثانویه آن را زمین نکرد، این نوع ترانس ایزوله کاربرد بیمارستانی دارد. ولی اگر هدف اصلی حذف نویز باشد باید حتما یک سرثانویه زمین گردد، چرا که نویز حالت مشترک از مسیر خازن های پراکندگی بین سیم پیچی های اولیه و ثانویه ترانس و می تواند بارهای حساس را تحت تاثیر قراردهد، این مسئله مخصوصا وقتی نویز از نوع فرکانس بالا باشد حادتر است.
آزمون هایی که استاندارد IEC 61558-1 برای ترانس های ایزوله توصیه کرده است:
- آزمون استحکام دی الکتریک: برای اطمینان از سلامت عایق ها دربرابر ولتاژهای بالا
- آزمون حرارتی: اندازه گیری افزایش دمای سیم پیچ ها و هسته تحت بارنامی
- آزمون اتصال کوتاه: اطمنان از اینکه درصورت خرابی، ترانس دچارآتش سوزی نمی شود (استفاده از فیوزهای حرارتی با طراحی محدود کننده جریان )
جریان نشتی : بررسی میزان جریان عبوری از عایق ها به بدنه زمین که درتجهیزات پزشکی ( IEC 61558-2-15 ) حساسیت و اهمیت بالایی دارد.
برای انتخاب و تعیین رنج ترانس ایزوله، لطفا اطلاعات اولیه زیر را در اختیار این شرکت قرار دهید:
ولتاژ اولیه و ثانویه
تکفاز یا سه فاز
توان مورد نیاز خروجی و ترجیحا ماهیت بارها
محل و موقعیت نصب ترانسفورماتور ایزوله (داخلی، خارجی، در معرض مواد آلاینده، محیط های خط اشتعال یا انفجار )
استاندارد ITU-T-K134 که درباره سایت های مخابراتی با ابعاد کوچک روی کوه های مرتفع دارای مقاومت زمین بالا و صخره ای است، تدوین شده است. به عبارتی این سایت ها عملا ارت ندارند، یا خیلی مقاومت آن بالاست. طبق بند از ترانس ایزوله که نول آن زمین نشده، برای جلوگیری از شوک های تماس غیر مستقیم می توان استفاده کرد یعنی ترانس ایزوله عملا جایگزین ارتینگ حفاظتی خواهد شد.
استاندارد BS EN 61643-351:2017 در خصوص ترانس های ایزوله ولتاژ پایین تدوین شده است.
با دقت در عنوان استاندارد “تجهیزات حفاظت دربرابر سرج ولتاژ ضعیف، پارت 351 ترانس های ایزوله کننده ” و البته مطالعه استاندارد می توان اطمینان یافت که ترانس ایزوله در اکثر شرایط می تواند نقش سرج ارسترها را هم بازی کند.
شیلد الکترو استاتیک در این استاندارد اسکرین الکتریکی نامیده شده است.
ترانس ایزوله و نقش آن در ابزاردقیق به عنوان یک کوپلر مثل اپتوکوپلرها خیلی بحث تازه ای نیست، ولی استفاده از ترانس های ایزوله با شیلد یا اسکرین الکترواستاتیک در سیستم های برق فشارضعیف (LV) و کنترل ابزاردقیق (I&C) را نیز می توان به کارکردها و مزایای ترانس ایزوله افزود.
ترانس های ایزوله درانواع سه فاز و تکفاز با نسبت تبدیل های 1 به 1 یا کاهنده با توان های مختلف از 1000 ولت آمپر تا 20 کیلوولت آمپر یا بالاتر بسته به تقاضا تولید می شوند.