مقایسه ترانسبیس vs ترانسلس :
مقایسه ترانسبیس vs ترانسلس شامل مواردی است که به شرح آن می پردازیم. این یک مقایسه فنی و بسیار مهم است که معمولاً در زمینه منابع تغذیه بدون وقفه (UPS)، یا در طراحی اینورترهای خورشیدی و تجهیزات صنعتی قدرت مطرح میشود.
ترانسبیس چیست ؟
سیستم ترانسبیس (Transformer-Based) یا مبتنی بر ترانسفورماتور، یک معماری طراحی در مهندسی قدرت، بهویژه در منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) و اینورترهای توان بالا است که از یک ترانسفورماتور فرکانس پایین (Low-Frequency Transformer) به عنوان یک عنصر اصلی در مسیر برقرسانی خود استفاده میکند. این ترانسفورماتور معمولاً در خروجی مدار الکترونیک قدرت (اینورتر) قرار میگیرد و نقشهای حیاتی را ایفا میکند.
ترانسبیس (با ترانسفورمر):
تکنولوژی قدیمیتر، اغلب در برندهای چینی و ایرانی دیده میشود. مزایا: ایزولاسیون بهتر گالوانیک و مقاومت بالاتر در برابر نویزهای شدید. معایب: وزن و حجم زیاد، راندمان پایینتر (۸۵-۹۰%)، گرمای بیشتر و هزینه عملیاتی بالاتر.
ترانسلس (بدون ترانسفورمر):
تکنولوژی مدرن که در سریهای پیشرفته APC مانند Easy UPS 3-phase استفاده میشود.
مزایای کلیدی:
• راندمان بالاتر (تا ۹۶%): صرفهجویی چشمگیر در مصرف انرژی و کاهش هزینههای برق – ایدهآل برای دیتاسنترهای بزرگ با مصرف مداوم.
• وزن و حجم کمتر: نصب آسانتر در فضای محدود رکها.
• گرمای کمتر و عمر طولانیتر: کاهش نیاز به خنکسازی و نگهداری کمتر.
• عملکرد بهتر در مد آنلاین: حفاظت کامل با تکنولوژی پیشرفته IGBT، مناسب برای محیطهای پرنوسان ایران.
۱. ساختار و عملکرد ترانسبیس
ترانسبیس بودن یک سیستم به این معنا است که بخش اعظم کار تبدیل، تنظیم و جداسازی ولتاژ، توسط یک ترانسفورماتور سنگین و بزرگ انجام میشود که با فرکانس شبکه (معمولاً ۵۰ یا ۶۰ هرتز) کار میکند.
عنصر کلیدی: ترانسفورماتور فرکانس پایین
در این ساختار، ترانسفورماتور به دلیل ابعاد بزرگ هسته و سیمپیچهای مسی، بسیار سنگین و حجیم است. این ترانسفورماتور وظیفه دارد ولتاژ خروجی را به سطح مناسب برساند، اما مهمتر از آن، وظایف حفاظتی و ایزولهسازی را بر عهده دارد.
۲. وظایف و ویژگیهای اصلی ترانسبیس
ویژگیهای منحصر به فرد این سیستمها عمدتاً ناشی از وجود همین ترانسفورماتور فرکانس پایین است:
الف) ایزولهسازی گالوانیک (Galvanic Isolation) – مهمترین مزیت
ترانسفورماتور ذاتاً یک جداسازی فیزیکی (الکتریکی) بین مدار ورودی و خروجی ایجاد میکند. این بدان معناست که هیچ ارتباط الکتریکی مستقیمی بین زمین (ارت) ورودی و زمین خروجی وجود ندارد.
- اهمیت: این ایزولهسازی از بارهای حساس در برابر نوسانات شدید، صاعقه، یا ولتاژهای ناخواسته که ممکن است از سمت منبع ورودی وارد شوند، محافظت میکند. در محیطهای صنعتی یا کاربردهای پزشکی، این ویژگی اغلب یک الزام ایمنی است.
ب) مقاومت و استحکام (Robustness)
ترانسفورماتورها به طور ذاتی تجهیزات بسیار پایداری هستند.
- تحمل جریان هجومی (Inrush Current): سیستمهای ترانسبیس بسیار بهتر میتوانند جریانهای هجومی بالا را که توسط بارهای موتوری، کمپرسورها یا تجهیزات صنعتی هنگام راهاندازی کشیده میشوند، تحمل کنند.
- تحمل اتصال کوتاه: در صورت وقوع اتصال کوتاه در خروجی، ترانسفورماتور به دلیل امپدانس بالای خود، جریان خطا را محدود کرده و به سیستم فرصت میدهد تا به طور ایمن به حالت بایپس (Bypass) منتقل شود یا خطا را مدیریت کند.
ج) فیلتر کردن نویز و هارمونیکها
ترانسفورماتور به عنوان یک فیلتر قوی عمل میکند. این فیلتر به نرمی و کیفیت شکل موج خروجی کمک میکند و نویزهای فرکانس بالا (High-Frequency Noise) را که از مدارات سوئیچینگ (Switching) الکترونیک قدرت ایجاد میشود، میرا میسازد.
۳. مزایا و معایب اصلی :
| معایب (Disadvantages) | مزایا (Advantages)
|
| راندمان پایینتر: به دلیل تلفات گرمایی در هسته و سیمپیچ ترانسفورماتور، انرژی بیشتری هدر میرود. | ایزولهسازی گالوانیک: حفاظت بینظیر از بار در برابر خطاهای ورودی.
|
| وزن و حجم زیاد: نصب و جابجایی دشوار است و فضای زیادی را اشغال میکند. | مقاومت بالا: تحمل عالی در برابر بارهای صنعتی سنگین و شوکهای الکتریکی.
|
| هزینه عملیاتی بالاتر: نیاز به خنکسازی بیشتر و مصرف برق بیشتر به دلیل راندمان کم. | قابلیت اطمینان اثبات شده: فناوری قدیمی و مورد اعتماد در کاربردهای حیاتی.
|
| هزینه اولیه بیشتر: قیمت بالای مس و آهن برای ساخت ترانسفورماتور. | مدیریت عالی اتصال کوتاه: توانایی ارائه جریانهای بسیار بالا در لحظه خطا.
|
ترانس لس چیست؟
سیستم ترانسلس (Transformer-Less) یا بدون ترانسفورماتور، یک معماری مدرن در طراحی تجهیزات قدرت الکترونیکی مانند منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) و اینورترهای سیستمهای خورشیدی است که در آن ترانسفورماتور فرکانس پایین (50/60 هرتز) حذف شده است.
این رویکرد به جای تکیه بر تجهیزات سنگین و مغناطیسی سنتی، کاملاً بر پایه قطعات الکترونیک قدرت پیشرفته (مانند ماسفتها، IGBTها و خازنها) برای انجام عملکردهای تبدیل و تنظیم ولتاژ بنا شده است.
۱. ساختار و عملکرد ترانسلس
در سیستمهای ترانسلس، تمام عملکردهای اصلی مانند تبدیل ولتاژ DC به AC (در اینورتر) یا تبدیل AC به DC و بالعکس، توسط مدارهای سوئیچینگ سریع و کنترلشده انجام میشود.
جایگزینی ترانسفورماتور
از آنجایی که ترانسفورماتور فرکانس پایین حذف شده است، دو چالش اصلی باید حل شود:
- تبدیل ولتاژ: این کار معمولاً با استفاده از توپولوژیهای پیشرفته سوئیچینگ (مانند مبدلهای چند سطحی یا توپولوژیهای مبدلهای جریان مستقیم به مستقیم DC-DC) انجام میشود.
- ایزولهسازی: از آنجا که ایزولهسازی گالوانیک به طور ذاتی وجود ندارد، طراحان از روشهای جایگزین استفاده میکنند:
- ترانسفورماتور فرکانس بالا (High-Frequency Transformer): در برخی مدلهای UPS، از ترانسهای بسیار کوچک که در فرکانسهای کیلوهرتزی کار میکنند، برای ایزولهسازی استفاده میشود.
- مدارهای محافظت اضافی: در برخی اینورترهای خورشیدی، به دلیل اتصال مستقیم به زمین، ایزولهسازی الکتریکی وجود ندارد و سیستم به استانداردهای ایمنی خاصی وابسته است.
۲. مزایای کلیدی سیستم ترانسلس
دلیل اصلی محبوبیت روزافزون این فناوری، بهبود چشمگیر در پارامترهای عملیاتی است:
الف) راندمان (بازده) فوقالعاده بالا
حذف ترانسفورماتور فرکانس پایین، که منبع اصلی تلفات در سیستمهای قدیمی بود، باعث میشود که راندمان سیستم به طور قابل توجهی افزایش یابد و اغلب به بالاتر از ۹۸٪ برسد. این امر منجر به کاهش مصرف انرژی و هزینههای عملیاتی میشود.
ب) ابعاد و وزن بسیار کم
حذف قطعه سنگین (ترانسفورماتور ۵۰ هرتزی) باعث میشود دستگاهها بسیار کوچکتر، سبکتر و قابل حملتر شوند. این ویژگی در دیتاسنترهای مدرن، که محدودیت فضا دارند، یک مزیت بزرگ محسوب میشود.
ج) هزینه کمتر
کاهش در مواد اولیه (مس و آهن) و سادهتر شدن فرآیند تولید (از نظر مونتاژ فیزیکی) منجر به کاهش هزینه اولیه محصول میشود.
۳. معایب و ملاحظات
با وجود مزایای فراوان، سیستمهای ترانسلس دارای محدودیتهایی هستند که باید در نظر گرفته شوند:
الف) عدم ایزولهسازی گالوانیک ذاتی
بر خلاف ترانسبیس، این سیستمها در حالت عادی فاقد جدایی فیزیکی بین ورودی و خروجی هستند. این موضوع میتواند در محیطهای بسیار پرنویز یا مکانهایی که ایمنی مطلق در برابر ولتاژهای ناگهانی اولویت است، یک نقطه ضعف تلقی شود.
ب) حساسیت به بارهای سخت
به دلیل اتکای کامل به مدارهای الکترونیک قدرت، ممکن است در برابر بارهای بسیار غیرخطی (مانند موتورهای بزرگ) یا شوکهای ناگهانی جریان اتصال کوتاه، به اندازه سیستمهای ترانسبیس مقاوم نباشند و نیاز به مدارات کنترلی پیچیدهتری برای محافظت داشته باشند.
در پروژههای موفق ما مانند سازمان صدا و سیمای جمهوری اسلامی ایران و شرکت عالیس و … استفاده از UPS ترانسلس APC منجر به کاهش downtime و هزینههای عملیاتی شده است. در شرایط چالشبرانگیز برق ایران ۱۴۰۴، APC با تکنولوژی ترانسلس نه تنها قابل اعتمادتر است، بلکه بازگشت سرمایه سریعتری دارد.
اگر به دنبال UPS با کیفیت جهانی و راندمان بالا هستید، سری Easy UPS APC را پیشنهاد میکنیم – موجودی آماده + خدمات نگهداری پیشگیرانه.
