Transformatör Çekirdek Sınıflandırmalarına Giriş

1. Yüksek Frekans Kategorisi: Ferrit Çekirdekler
Ferrit çekirdekler yüksek frekans transformatörlerinde kullanılır. Bunlar, demir oksit ve diğer iki değerlikli metal bileşiklerinden (örneğin, kFe₂O₄, burada 'k' başka bir metali temsil eder) oluşan, spinel kristal yapılı seramik malzemelerdir. Yaygın olarak kullanılan metaller arasında manganez (Mn), çinko (Zn), nikel (Ni), magnezyum (Mg) ve bakır (Cu) bulunur.

Yaygın kombinasyonlar arasında Manganez-Çinko (MnZn) serisi, Nikel-Çinko (NiZn) serisi ve Magnezyum-Çinko (MgZn) serisi yer alır. Bu malzemeler yüksek manyetik geçirgenlik ve empedans özelliklerine sahiptir, bu da onları 1 kHz'den 200 kHz'in üzerindeki çalışma frekanslarına uygun hale getirir.

2. Düşük Frekans Kategorisi: Silikon Çelik Laminasyonlar
Düşük frekans transformatörlerinde silikon çelik laminasyonlar kullanılır. Üretim süreçlerine göre iki türe ayrılırlar: A: Tavlı (siyah levhalar) ve N: Tavsız (beyaz levhalar). Şekillerine göre EI tipi, UI tipi, C tipi ve Kare (口) tipi olarak kategorize edilirler.

Kare tip silikon çelik, yüksek güçlü transformatörlerde yaygın olarak kullanılır. Mükemmel yalıtım, kolay ısı dağılımı ve kısa bir manyetik yol sunar. Öncelikle 500–1000W'tan büyük güç değerlerine sahip transformatörler için ve yüksek güçlü uygulamalarda kullanılır. İki C tipi levhanın birleştirilmesiyle oluşturulan bir dizi silikon çeliğe CD tipi denir. Aynı kesit alanı koşulları altında CD tipi laminasyonlarla yapılan güç transformatörleri için, daha uzun bir pencere yüksekliği daha yüksek güç kapasitesi sağlar.

Transformatör gücü arttıkça bobinler çekirdeğin her iki tarafına ayrı ayrı monte edilebilir. Bu, toplam sarım sayısının iki sarım bobinine dağıtılmasına olanak tanır, böylece bobin başına ortalama sarım uzunluğu azaltılır ve bakır kayıpları azalır. Ayrıca iki simetrik bobin ayrı bobinlere sarılırsa mükemmel simetri elde edilebilir. Dört C tipi tabakadan oluşan bir set ED tipi olarak bilinir. ED tipi laminasyonlarla yapılan transformatörler düz, geniş bir profile sahiptir; aynı güç değerinde ED tipi transformatörler CD tipi transformatörlerden daha kısadır ancak daha geniştir. Ayrıca, bobinler, harici bir manyetik yolla laminasyonların merkezine monte edildiğinden, sızıntı akısı en aza indirilir ve bu da daha düşük genel elektromanyetik girişimle sonuçlanır. Ancak tüm bobinler tek kalın bobin üzerine sarıldığı için ortalama sarım uzunluğu daha uzun olur ve bu da daha yüksek bakır kayıplarına yol açar.

C tipi çekirdekler üstün performans sunarak kompakt, hafif ve yüksek verimli transformatörler ortaya çıkarır. Montaj açısından bakıldığında, C tipi laminasyonlar daha az parça gerektirir ve güçlü çok yönlülük sunarak yüksek üretim verimliliğine yol açar. Bununla birlikte, C tipi laminasyonlar, çok sayıda işlem adımını ve özel ekipman gerektiren karmaşık üretim prosedürlerini içerir, bu da mevcut maliyetlerini nispeten yüksek hale getirir.

Kabuk tipi veya Japon standardı (日型) laminasyonlar olarak da bilinen E-tipi silikon çeliği, hem birincil hem de ikincil sargıları tek bir ortak bobin üzerinde barındırma ve yüksek bir pencere alanı faktörü (Km: bakır telin net kesit alanının pencere alanına oranı) elde etme birincil avantajına sahiptir. Laminasyonlar sarımların etrafında koruyucu bir kabuk oluşturarak mekanik hasarı önler. Bu arada, geniş yüzey alanı daha iyi ısı dağılımını kolaylaştırır ve manyetik alan sapması minimum düzeydedir. Bununla birlikte, daha yüksek birincil-ikincil kaçak endüktansı ve harici manyetik girişime karşı daha fazla duyarlılığı vardır. Ek olarak, sargıların ortalama çevresinin daha uzun olması nedeniyle, EI tipi çekirdek transformatörleri aynı sayıda dönüş ve çekirdek kesit alanı için daha fazla bakır tel gerektirir.

Silikon çelik laminasyonlar için yaygın kalınlıklar 0,35 mm ve 0,5 mm'dir.

Silikon çelik laminasyonlar için iki ana montaj yöntemi vardır: serpiştirme ve uçtan uca istifleme. Serpiştirme, laminasyonların açık uçlarının karşıt taraflarda birer birer değiştirilmesini içerir. Bu yöntem emek yoğun olmasına rağmen laminasyonlar arasındaki hava boşluklarını en aza indirir ve manyetik akıyı artırmaya yardımcı olan manyetik isteksizliği azaltır; bu nedenle güç transformatörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alın istifleme genellikle DC akımı taşıyan uygulamalarda kullanılır. DC akımın neden olduğu doymayı önlemek için laminasyonlar arasında hava boşluğu bırakılmalıdır. Bu yöntemde E-parçalar ve I-parçalar karşıt taraflara yerleştirilir ve aralarındaki boşluk kağıt dolgular kullanılarak ayarlanabilir.

3. Bobin Çekirdeği Kategorisi: Üç Ana Tip

A. Toroidal Çekirdek : O-şekilli laminasyonların istiflenmesiyle veya silikon çelik şeritlerin sarılmasıyla oluşturulur. Bu tip çekirdeğe bobin sarmak oldukça zordur.
B. Çubuk Çekirdeği .
C. Tambur Çekirdeği.