مقدمه ای بر طبقه بندی هسته ترانسفورماتور

1. دسته فرکانس بالا:
هسته فریت هسته فریت در ترانسفورماتورهای فرکانس بالا استفاده می شود. آنها مواد سرامیکی با ساختار کریستالی اسپینل هستند که از اکسید آهن و سایر ترکیبات فلزی دو ظرفیتی تشکیل شده اند (به عنوان مثال kFe2O4 که 'k' نمایانگر فلز دیگری است). فلزات رایج مورد استفاده شامل منگنز (Mn)، روی (روی)، نیکل (Ni)، منیزیم (Mg) و مس (مس) هستند.

ترکیبات رایج شامل سری منگنز- روی (MnZn)، سری نیکل- روی (NiZn) و سری منیزیم- روی (MgZn) می باشد. این مواد دارای ویژگی های نفوذپذیری مغناطیسی و امپدانس بالایی هستند که آنها را برای فرکانس های کاری از 1 کیلوهرتز تا بیش از 200 کیلوهرتز مناسب می کند.

2. طبقه بندی فرکانس پایین: لمینت های فولادی سیلیکونی
لمینیت های فولادی سیلیکونی در ترانسفورماتورهای فرکانس پایین استفاده می شود. بر اساس فرآیندهای ساخت، آنها به دو نوع تقسیم می شوند: A: آنیل شده (ورق های سیاه) و N: غیر آنیل شده (ورق های سفید). بر اساس شکل آنها، آنها به نوع EI، نوع UI، نوع C و نوع مربع (口) دسته بندی می شوند.

فولاد سیلیکونی مربعی معمولاً در ترانسفورماتورهای پرقدرت استفاده می شود. عایق عالی، اتلاف گرما آسان و مسیر مغناطیسی کوتاه را ارائه می دهد. این در درجه اول برای ترانسفورماتورهایی با توان بالاتر از 500 تا 1000 وات و در کاربردهای با قدرت بالا استفاده می شود. مجموعه ای از فولاد سیلیکونی که از ترکیب دو ورق نوع C تشکیل می شود، نوع CD نامیده می شود. برای ترانسفورماتورهای قدرت ساخته شده با لمینیت های نوع CD، در شرایط سطح مقطع یکسان، ارتفاع پنجره بلندتر ظرفیت توان بالاتری را فراهم می کند.

با افزایش توان ترانسفورماتور، سیم پیچ ها را می توان به طور جداگانه در هر دو طرف هسته نصب کرد. این اجازه می دهد تا تعداد کل چرخش ها بین دو بوبین سیم پیچ توزیع شود و در نتیجه میانگین طول پیچ در هر بوبین کاهش یابد و تلفات مس کاهش یابد. علاوه بر این، اگر دو سیم پیچ متقارن روی بوبین های جداگانه پیچیده شوند، می توان به تقارن کامل دست یافت. مجموعه ای که توسط چهار ورق نوع C تشکیل شده است به عنوان نوع ED شناخته می شود. ترانسفورماتورهای ساخته شده با لمینیت های نوع ED دارای مشخصات صاف و گسترده هستند. تحت همان رتبه قدرت، ترانسفورماتورهای نوع ED کوتاهتر اما عریض تر از نوع CD هستند. علاوه بر این، از آنجایی که سیم پیچ ها در مرکز لایه ها با یک مسیر مغناطیسی خارجی نصب می شوند، شار نشتی به حداقل می رسد و در نتیجه تداخل کلی الکترومغناطیسی کاهش می یابد. با این حال، از آنجایی که همه سیم پیچ ها روی یک بوبین ضخیم پیچیده می شوند، میانگین طول چرخش بیشتر است و منجر به تلفات مس بیشتر می شود.

هسته های نوع C عملکرد عالی را ارائه می دهند و در نتیجه ترانسفورماتورهایی جمع و جور، سبک وزن و بسیار کارآمد هستند. از منظر مونتاژ، لمینیت های نوع C به قطعات کمتری نیاز دارند و تطبیق پذیری قوی را ارائه می دهند که منجر به راندمان تولید بالا می شود. با این حال، لمینیت‌های نوع C شامل مراحل پردازش متعدد و فرآیندهای ساخت پیچیده‌ای هستند که نیاز به تجهیزات تخصصی دارند و هزینه‌های فعلی آن‌ها را نسبتاً بالا می‌سازد.

فولاد سیلیکونی نوع E، همچنین به عنوان لایه‌های پوسته‌ای یا استاندارد ژاپنی (日型) شناخته می‌شود، دارای مزیت اصلی قرار دادن سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه بر روی یک ماسوره مشترک است که به ضریب فضای پنجره بالایی دست می‌یابد (کیلومتر: نسبت سطح مقطع خالص سیم مسی به سطح پنجره). لمینیت ها یک پوسته محافظ در اطراف سیم پیچ ها تشکیل می دهند و از آسیب مکانیکی جلوگیری می کنند. در همین حال، سطح بزرگ اتلاف گرما را تسهیل می کند و واگرایی میدان مغناطیسی حداقل است. با این حال، از اندوکتانس نشتی اولیه به ثانویه بالاتر و حساسیت بیشتری نسبت به تداخل مغناطیسی خارجی رنج می برد. علاوه بر این، به دلیل متوسط ​​طولانی‌تر بودن محیط سیم‌پیچ‌ها، ترانسفورماتورهای هسته نوع EI به سیم مسی بیشتری برای همان تعداد دور و سطح مقطع هسته نیاز دارند.

ضخامت های معمول برای لمینیت های فولادی سیلیکونی 0.35 میلی متر و 0.5 میلی متر است.

دو روش اصلی مونتاژ برای لایه‌بندی‌های فولادی سیلیکونی وجود دارد: لایه‌بندی و انباشتگی. درهم آمیختگی شامل متناوب انتهای باز لایه ها در طرف مقابل یک به یک است. اگرچه این روش کار فشرده است، اما شکاف های هوایی بین لایه ها را به حداقل می رساند و عدم تمایل مغناطیسی را کاهش می دهد، که به افزایش شار مغناطیسی کمک می کند. بنابراین، آن را به طور گسترده ای در ترانسفورماتور قدرت پذیرفته شده است. انباشتگی لب به لب معمولاً در برنامه هایی که جریان DC دارند استفاده می شود. برای جلوگیری از اشباع ناشی از جریان DC، باید یک شکاف هوا بین لایه‌ها حفظ شود. در این روش E-pieces و I-pieces در دو طرف مقابل قرار می گیرند و با استفاده از شیم های کاغذی می توان فاصله بین آنها را تنظیم کرد.

3. دسته هسته کویل: سه نوع اصلی

A. هسته حلقوی : از روی هم قرار دادن لایه های O شکل یا با سیم پیچی نوارهای فولادی سیلیکونی تشکیل می شود. پیچیدن سیم پیچ ها روی این نوع هسته بسیار چالش برانگیز است.
ب. هسته راد .
ج. هسته درام.