سلف های هسته هوا

سلف های هسته هوا ، نقش اصلی هسته هوا در یک ترانسفورماتور، تقویت جریان مغناطیسی و ایجاد میدان مغناطیسی است. وقتی جریان مستقیم یا متناوب از طریق پیچ های تابلویی در ترانسفورماتور عبور می‌کند، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود و بر روی هسته هوا تأثیر می‌گذارد. این میدان مغناطیسی با توجه به شدت و فاز جریان، شدت جریان و تعداد لفظای پیچ و ترکیبات دیگر ترانسفورماتور، توسط هسته هوا تقویت می‌شود.

مزایای استفاده از هسته هوا در ترانسفورماتور های نسبتاً کوچک و محدود، شامل وزن سبک، هزینه تولید پایین، خنثی بودن مغناطیسی و کارآیی بالای آن‌هاست. هسته هوا همچنین به عنوان فاصله بین قطعات ممغنط‌ساز تابلویی نیز عمل می‌کند تا از نزاکت بین قطعات جلوگیری شود و از اتلاف انرژی ناشی از جریان همدوس جلوگیری شود.

به طور کلی، هسته هوا یک قسمت مهم در طراحی و عملکرد ترانسفورماتور است و تأثیر قابل توجهی در راندمان و کارایی آن دارد. استفاده از هسته هوا منجر به افزایش قدرت جریان مغناطیسی و کاهش اتلاف های انرژی می‌شود.

کاربرد هسته ترانسفورماتور

هسته ترانسفورماتور یک قسمت بسیار مهم و حیاتی در ساختار هر ترانسفورماتور است. هسته ترانسفورماتور معمولاً از مواد فریت، نوردین و یا ترکیبی از آنها ساخته می‌شود.

وظیفه اصلی هسته ترانسفورماتور، تأمین مسیر مناسب برای جریان مغناطیسی در ترانسفورماتور است. هسته به عنوان یک مسیر مغناطیسی که جریان برق از طریق آن عبور می‌کند، عمل می‌کند. این مسیر مغناطیسی، جریان‌های جابجا شونده در پیچ‌های ترانسفورماتور را رها می‌کند. بدین ترتیب، انتقال انرژی بین دو یا چندین ولتاژ و جریان را فراهم می‌کند.

استفاده از هسته در ترانسفورماتورها باعث افزایش کارایی این دستگاه‌ها می‌شود. هسته ترانسفورماتور ابرکروی است که به راحتی قابل توجیه است. در ضمن، با استفاده از هسته، اندازه و حجم ترانسفورماتور به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد در حالی که کارکرد آن همچنان حفظ می‌شود. همچنین، هسته به طور قابل توجهی عمر ترانسفورماتور را افزایش می‌دهد.

به طور کلی، هسته ترانسفورماتور از لایه‌هایی از مواد ممغنط و فریت متشکل است که به صورت پشت‌سرهم بر روی یکدیگر قرار می‌گیرند. این لایه‌ها به منظور کاهش خسارت‌های ناشی از جریان‌های تلف، ایجاد شده توسط نیروهای مغناطیسی، به طور قابل توجهی قابلیت پخش جانبی‌ها را افزایش می‌دهند.

مواد هسته ترانسفورماتور

مواد هسته ترانسفورماتور عبارتند از موادی که در ساختار داخلی ترانسفورماتور استفاده می‌شوند و برای تقویت اثر میدان مغناطیسی و انتقال انرژی الکترومغناطیسی استفاده می‌شوند. این مواد شامل فلزات مغناطیسی و نیمه مواد هسته‌ای هستند.

نوع مواد هسته ترانسفورماتور عمدتاً به موارد زیر وابسته است:

1. مواد هسته فریتی (Ferrite): این مواد از مخلوطی از فریت های نیکل و روی (NiZn) تشکیل شده‌اند. آن‌ها از نظر هدایت الکتریکی کم هستند، اما یک خاصیت مغناطیسی بسیار بالا دارند که منجر به کاهش ضریب افت مغناطیسی و ناهمسانگردی مغناطیسی می‌شود. این هسته‌ها به طور عمده در اتصالات بین ترانسفورماتورهای جداگانه و صوتی استفاده می‌شوند.

2. مواد هسته متریال (Metglas): متریال یک جریان بالا وبسیار حساس به دما و فشار میباشد که از مخلوطی از آهن و سیلیسیم تشکیل شده است. این ماده دارای مقاومت الکتریکی بسیار بالا است، که می‌تواند منجر به کاهش هدایت الکترومغناطیسی خود و کاهش افت مغناطیسی و ناهمسانگردی مغناطیسی شود. این نوع هسته استفاده‌های ویژه‌تری در ترانسفورماتورهای قدرت و ترانسفورماتورهای توان بالا دارد.

3. مواد هسته سلفر (Silicon Steel): سیلیکون استیل یکی از پرکاربردترین مواد هسته است که از مخلوطی از آهن وسیلیکون تشکیل شده است. این ماده دارای خواص مکانیکی و الکتریکی مناسبی است و قدرت هسته را افزایش می‌دهد. برای کاهش خسارت‌های خاصیت‌های مغناطیسی، قلمروهای عملکردی متفاوت از سیلیکون استیل با ضریب هسته و مقاومتی متفاوت موجود است که هر کدام براساس شرایط و نیازهای اثر مغناطیسی مورد نیاز مربوط به هر کاربرد استفاده می‌شوند.

استفاده از این مواد هسته ترانسفورماتور به جهت بهبود عملکرد و کاهش ضریب افت در ترانسفورماتورها و بهبود کارایی و کاهش انرژی از دست رفته در انتقال انرژی، بسیار حائز اهمیت است.

عواملی که بر انتخاب مواد اصلی هسته ترانسفورماتور تأثیر می‌گذارد

انتخاب مواد اصلی هسته ترانسفورماتور تحت تأثیر عوامل زیر قرار می‌گیرد:

1. فرکانس عملکرد: فرکانس عملکرد ترانسفورماتور تعیین کننده‌ای بر انتخاب مواد هسته است. استفاده از مواد با خاصیت های مغناطیسی و الکتریکی مناسب برای فرکانس مورد نظر، عامل مهمی در بهبود عملکرد و کاهش خطاهای خروجی است.

2. توان مورد نیاز: میزان توان مورد نیاز ترانسفورماتور نیز به انتخاب مواد اصلی هسته تأثیر می‌گذارد. استفاده از مواد با خاصیت های مُغناطیسی بالا و ضریب اشباع بالا منجر به افزایش توان و بهبود کارایی ترانسفورماتور می‌شود.

3. سایز و وزن: انتخاب مواد هسته به وزن و ابعاد فیزیکی ترانسفورماتور نیز وابسته است. مواد با خاصیت های مُغناطیسی بالا و چگالی مناسب، منجر به کاهش حجم و وزن ترانسفورماتور می‌شود.

4. کارایی و قدرت حفاظت: استفاده از مواد با خاصیت های مُغناطیسی مناسب می‌تواند توان حفاظتی ترانسفورماتور را در برابر اتصالات کوتاه و سایر خرابی های ناگهانی بهبود بخشد.

5. هزینه: در انتخاب مواد هسته نیز هزینه تولید و ثبات قیمت ماده اصلی می‌تواند دخالت کننده باشد. استفاده از مواد هسته با قیمت پایین و در دسترس می‌تواند هزینه تولید ترانسفورماتور را کاهش دهد.

بنابراین، انتخاب مواد اصلی هسته ترانسفورماتور تحت تأثیر توان مورد نیاز، فرکانس عملکرد، سایز و وزن، کارایی و قدرت حفاظت و هزینه قرار می‌گیرد.

ترانسفورماتور های نوع تک فاز و سه فاز

ترانسفورماتورها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می‌شوند:

1) ترانسفورماتورهای تک فاز: این نوع ترانسفورماتورها برای تبدیل ولتاژ در یک فاز استفاده می‌شوند. آنها دارای یک لقایای اولیه و یک لقایای ثانویه هستند که ولتاژ در این دو لقا قابل تغییر است. ترانسفورماتورهای تک فاز اغلب برای استفاده در سیستم‌های خانگی، دستگاه‌های الکتریکی و کاربردهای کوچکتر استفاده می‌شوند.

2) ترانسفورماتورهای سه فاز: این نوع ترانسفورماتورها برای تبدیل ولتاژ در سه فاز به کار می‌روند. آنها دارای سه لقا (لقایای اولیه و سه لقایای ثانویه) است که هر کدام از آن‌ها بر روی یک فاز جداگانه قرار دارند. ترانسفورماتورهای سه فاز اغلب برای استفاده در سیستم‌های قدرت بزرگ مانند صنایع، برقراری ارتباطات و تأمین برق شهری استفاده می‌شوند.

هدف اصلی از استفاده از ترانسفورماتورها تبدیل ولتاژ است. با کاهش ولتاژ از طریق ترانسفورماتور، انتقال برق همدست بهره وری بالاتر و کاهش خطرات مرتبط با ولتاژ بالا ممکن است.

طریقه ساخت هسته ترانسفورماتور

برای ساخت هسته ترانسفورماتور، ابتدا باید انواع مختلفی از مواد را برای ساخت هسته در نظر بگیرید. اکثر ترانسفورماتورها از لوله های مغناطیسی فلزی ساخته شده اند که به صورت کلی به دو دسته تقسیم می شوند: هسته های فلزی نازک و هسته های فلزی نازک.

در صورتی که قصد ساخت هسته فلزی نازک را دارید، می توانید از موادی مانند فولاد سیلیسیوم استفاده کنید. این نوع فلزها باعث کاهش خطی هدایت مغناطیسی می شوند و باعث افزایش کارآیی و بازده ترانسفورماتور می شوند. برای ساخت هسته، طیفهای فولاد سیلیسیم را برش کرده و به شکل های مورد نظر خم و شکل می دهیم.

هسته های فلزی نازک می توانند به صورت لایه ای یا راسته ای باشند. در ساخت هسته لایه ای، ما چندین لایه از فلز را روی هم قرار می دهیم و آنها را به صورت محوری و همزمان راسته می کنیم. هسته های لایه ای بیشتر از فرکانس های بالا و بارهای بزرگ استفاده می شوند.

در ساخت هسته راسته ای، از یک بند مغناطیسی به عنوان هسته استفاده می کنیم و فلز را روی آن قرار می دهیم. همچنین می توان تنها از یک لایه فلز تکه راسته استفاده کرده و آن را به شکل دلخواه خم و شکل داد.

هسته های فلزی نازک معمولاً انواع کاربردهای پرقدرت ترانسفورماتورها را شامل می شوند.