آشنایی با الکترونیک

ترانسفورماتورهای مورد استفاده برای برنامه های کاربردی قدرت یا فرکانس بالا (رادیو) معمولاً از هسته های ساخته شده از فولاد سیلیکات مغناطیسی بالا استفاده می کنند. نفوذ پذیری مغناطیسی فولاد چندین برابر بزرگتر از خلاء است و بنابراین با استفاده از هسته های فولادی ، جریان مغناطیسی مورد نیاز هسته بسیار کاهش می یابد و جریان نزدیک به سیم پیچ ها نگه داشته می شود. تولیدکنندگان اولیه ترانسفورماتور به سرعت فهمیدند که استفاده از یک هسته واحد باعث کاهش تلفات گرداب در هسته ترانسفورماتور می شود و در طرح های خود از هسته های ساخته شده از دسته های عایق آهن استفاده می کنند. طرح های بعدی با استفاده از ورق های نازک از آهن عایق بندی شده از یکدیگر ، تلفات ترانسفورماتور را کاهش می دهد. این روش امروزه هنوز در ساخت هسته استفاده می شود. همچنین با استفاده از معادله ترانسفورماتور کلی می توان نتیجه گرفت که کمترین سطح اشباع در هسته با سطح مقطع کوچکتر ایجاد می شود.

اگرچه استفاده از هسته های هسته ای باعث کاهش تلفات می شود ، اما هزینه ترانسفورماتور ساختمان را نیز افزایش می دهد. بنابراین ، هسته های نازک معمولاً در فرکانس های بالا مورد استفاده قرار می گیرند. با وجود برخی از هسته های لایه لایه بسیار نازک ، امکان ساخت آداپتورهای لازم برای استفاده تا 10 کیلوهرتز وجود دارد.

یک نوع متداول از هسته لایه ای تشکیل شده از قطعات E شکل است که قلب را با قطعات I شکل تشکیل می دهد .این هسته ها هسته های E-I نامیده می شوند. اگرچه این هسته ها تلفات را افزایش می دهند ، اما به دلیل سهولت در مونتاژ ، هزینه تولید قلب را کاهش می دهند. نوع دیگر هسته هسته C است .این هسته شامل قرار دادن دو قطعه C به شکل مقابل است. این هسته ها این مزیت را دارند که جریان تمایل دارد از هر بخش از هسته مساوی عبور کند و این ویژگی مقاومت مغناطیسی را کاهش می دهد.

باقیمانده در هسته فولادی بدان معنی است که پس از قطع برق ، خاصیت مغناطیسی در هسته باقی می ماند. هنگامی که جریان دوباره به قلب باز می شود ، این ضایعات باقیمانده در قلب ، تا زمانی که پایین بیاید ، جریان حمله ای را در ترانسفورماتور ایجاد می کنند. برای محافظت از این جریان باید تجهیزات حفاظتی مانند دریچه ها مشخص شود.

ترانسفورماتورهای توزیع با استفاده از هسته هایی که دارای نفوذپذیری مغناطیسی بالایی هستند ، می توانند تلفات بار را کاهش دهند. هزینه اولیه هسته بعداً با صرفه جویی در مصرف انرژی و افزایش عمر ترانسفورماتور جبران می شود.

هسته های یکپارچه

هسته های آهن خرد شده در مدارهایی که در فرکانس های بالاتر از فرکانس شبکه تا چند ده کیلو هرتز کار می کنند استفاده می شود. این هسته ها از نفوذپذیری مغناطیسی بالا و همچنین مقاومت الکتریکی بالایی برخوردار هستند. از هسته های فریت غیر رسانا برای فرکانس های بالاتر از باند VHF استفاده می شود. برخی از آداپتورهای RF از هسته های متحرک استفاده می کنند و این باعث می شود ضریب اتصال هسته تغییر کند.

هسته های دایره ای

ترانسفورماتور toroidal کوچک

آداپتورهای حلقه گرد به شکل حلقه ساخته می شوند. بسته به فرکانس استفاده شده ، هسته این هسته ممکن است نوارهای استیل سیلیکاتی بلند باشد ، که بطور دائم در اطراف گشتاور ، آهن مسلح یا آهن پیچیده می شوند. ساختار نوار امکان تنظیم بهینه مرزهای دانه را فراهم می کند که با کاهش فرکانس اساسی ، راندمان ترانسفورماتور را افزایش می دهد. شکل دایره ای بسته شکاف هوا را در هسته با ساختارهای E-I از بین می برد. مقطع حلقه ها عموماً مربع یا مستطیل شکل هستند ، اگرچه مقطع گرد گران قیمت نیز وجود دارد. سیم پیچ های اولیه و فرعی بطور محکم پیچیده شده و کل سطح حلقه را می پوشانند. این می تواند طول سیم مورد نیاز را کاهش دهد. با همان قدرت ، ترانسفورماتورهای toroidal E-I که ارزان تر هستند ، کارآمدتر هستند. از دیگر مزایای ترانسفورماتورهای toroidal می توان به موارد زیر اشاره کرد: اندازه کوچکتر (حدود نیمی) ، وزن کم (حدود نیمی) ، اختلال کم (ایده آل برای استفاده در تقویت کننده) ، میدان مغناطیسی پایین (حدود ده) ، تلفات بار کم (مناسب برای مدارهای آماده به کار). معایب آن شامل قیمت بالاتر و مقاومت اسمی محدود است. در فرکانس های بالا از هسته حلقه فریت استفاده می شود. فریت قادر است در فرکانس ها از ده ها کیلو هرتز تا یک مگا هرتز کار کند. با فریت ، تلفات ، اندازه مواد و وزن منبع تغذیه سوئیچینگ کاهش می یابد. یکی دیگر از مضرات ترانسفورماتورهای toroidal هزینه بالای سیم پیچ است. در نتیجه ، استفاده از آنها در ظرفیت های بالاتر از چند کیلو ولت بسیار کم است.