بررسی هسته ورق آهن
هسته ها با مشخصات مختلفی وجود دارند؛ فریت نفوذ پذیری بیشتری دارد و بر عکس پودر آهن چگالی شار بیشتری اما نفوذ پذیری آن کم است و هسته ورق آهن هم چگالی شار بالایی دارد و هم نفوذ پذیری آن زیاد است. بر اساس فرکانس کاری و میزان نفوذپذیری هسته های فریت و پودر آهن را دسته بندی میکنند. در این نوشته قصد داریم که هسته های ورق آهن را بررسی کنیم.
هسته ورق آهن
در فرکانس های پایین یعنی کمتر از ۱ کیلوهرتز از هسته های آهنی برای ساخت سلف و ترانس استفاده میشود. زیرا در این رنج فرکانسی معمولا اندوکتانس ها بیشتر از ۲۵ میلی هانری و حتی ممکن است به هانری نیز برسد. پس نیاز به هسته ای است که بتواند نفوذپذیری مغناطیسی بالایی داشته باشد تا با تعداد دور سیم پیچی کمتری به اندوکتانس لازم برسد. در میان تمام مواد، هسته های ورق آهن بیشترین نفوذ پذیری مغناطیسی را دارند که میتواند بیش از ۱۰۰۰۰ باشد. پس برای طراحی سلف و ترانس در این رنج فرکانسی میشود از هسته فریت هم استفاده کرد اما سایز نهایی آن حدود ۵ الی ۱۰ برابر هسته آهنی خواهد شد که اصلا منطقی نیست!
این هسته ها از ورقه های نازکی ساخته شده اند که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه می شود. برای کم کردن تلفات آهنی هسته ترانسفورماتور را نمی توان به طور یکپارچه ساخت. بلکه معمولا آنها را از ورقه های نازک فلزی که نسبت به یکدیگر عایق‌اند، می سازند. این ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلیاژی از سیلیسیم (حداکثر ۴٫۵ درصد) که دارای قابلیت هدایت الکتریکی و قابلیت هدایت مغناطیسی زیاد است ساخته می شوند.
برای عایق کردن ورقهای ترانسفورماتور، قبلا از یک کاغذ نازک مخصوص که در یک سمت این ورقه چسبانده می شود، استفاده می کردند اما امروزه بدین منظور در هنگام ساختن و نورد این ورقه ها یک لایه نازک اکسید فسفات یا سیلیکات به ضخامت ۲ تا ۲۰ میکرون به عنوان عایق در روی آنها می مالند و با آنها روی ورقه ها را می پوشانند. علاوه بر این ، از لاک مخصوص نیز برای عایق کردن یک طرف ورقه ها استفاده می شود. ورقه های ترانسفورماتور دارای یک لایه عایق هستند.
مزایا هسته ترانس آهن
- فراوانی
- پایین بودن قیمت
- عمر زیاد
- فرم دهی آسان
معایب هسته ترانس آهن
- تلفات زیاد با افزایش اندک در فرکانس
- ضد آب نبودن
- وزن زیاد
- تولید نویز صوتی در صورتی که ورقه ها محکم نشده باشند.
تلفات
تلفات هسته ورق آهن عمدتا به خاطر جریان گردابی آن است. این تلفات با مجذور فرکانس رابطه مستقیم دارد یعنی اگر فرکانس را ۲ برابر کنید تلفات جریان گردابی ۴ برابر میشود. بنابراین نمیتوان از ورقه آهنی که برای فرکانس ۵۰ هرتز استفاده میشود برای فرکانس ۴۰۰ هرتز نیز استفاده کرد زیرا تلفات جریان گردابی در این حالت ۶۴ برابر میشود که میتواند هسته را تا دمای کوری بالا ببرد.
