اگر زمان کافی برای خواندن این مقاله را ندارید، کافیست با مشاوران گستره آبی تماس بگیرید.
هسته ترانسفورماتور
به طور کلی ترانسفورماتور ها ماشین های ایستایی هستند که بر اساس القای متقابل عمل می نمایند و لازم به ذکر است که این القای متقابل تنها با وجود اجزایی از جمله سیم پیچ های اولیه، سیم پیچ های ثانویه، سیم پیچ کمکی یا سیم پیچ سوم، عایق الکتریکی، بوشینگ ها، عایق، جعبه تقسیم، هسته و غیره امکان پذیر نیست. به طور دقیق تر اگر بخواهیم درباره القای الکتریکی توضیح دهیم می بایست اشاره کنیم که القای الکتریکی در واقعیت شار الکتریکی است که بین سیم پیچ جریان می یابد و این شار الکترومغناطیسی از طریق هسته ترانسفورماتور بین دو سیم پیچ اولیه و ثانویه منتقل می گردد و هسته ترانسفورماتور نقش مهمی در این انتقال ایفا می کند.
اگر زمان کافی برای خواندن این مقاله را ندارید، کافیست با مشاوران گستره آبی تماس بگیرید.
هسته ترانسفورماتور مسیر اصلی یک مدار مغناطیسی هستند و همانند مدار الکتریکی که نیازمند رسانا برای انتقال و شارش بار الکتریکی است، هسته ترانس نیز همانند یک رسانا برای شارش بار مغناطیسی عمل می نماید. فرآیند شارش بار مغناطیسی همانند بار الکتریکی است و هسته دارای مقاومت بسیار ناچیزی است چرا که در صورت افزایش این مقاومت، شارش بار کم و در نهایت با حداکثر شدن مقاومت، شارش بار نیز قطع می شود و توجه شود که هر چقدر دما و حرارت اطراف هسته افزایش یابد مقاومت یا امپدانس نیز افزایش می یابد.
هسته ترانسفورماتور را می توان از لحاظ ساختاری به صورت هسته لایه لایه شده، هسته های یکپارچه و هسته های حلقوی تعریف کرد. از این روشها برای ساخت هسته ترانسفورماتور با توجه به فرکانس و قدرتی که دستگاه برای کارکرد در آن مناسب است استفاده می شود. در بسامد بالا و قدرت های زیاد به طور معمول از هسته ای از جنس فولاد سیلیکونی استفاده می گردد که دارای قابلیت نفوذ پذیری زیادی است. این قابلیت بیانگر این نکته است که نفوذپذیری مغناطیسی در فولاد چندین برابر نفوذ پذیری خلاء یا هوا است و از این رو با استفاده از هسته هایی از جنس فولاد، جریان مغناطیس کننده برای هسته به شدت کم می شود و شارش بار در مسیری نزدیک به سیم پیچ به طور کامل حبس می گردد. از طرفی با به کارگیری هسته هایی که به صورت یکپارچه ساخته می شده اند، تلافات گردابی که پیش تر به آن آشنا خواهید شد، در ترانسفورماتور افزایش می یابد و به همین دلیل در طراحی هسته ترانسفورماتور از دسته های عایق شده آهن بهره برده می شود. به همین ترتیب با پیشرفت علم و تحقیقات گسترده در زمینه کاهش تلفات گردابی و سایر تلفات موجود در هسته ترانسفورماتور، متخصصین به این نتیجه رسیدن که از ورق های نازک آهن که با ماده عایق پوشانده شده اند و روی یکدیگر لمینیت شده اند برای ساخت هسته ترانسفورماتور استفاده گردد. از طرفی برای کاهش سطح اشباع در هسته می بایست سطح مقطع کوچکت شود.
هسته ترانسفورماتور لایه لایه
هسته های یکپارچه به طور کلی از آهن پودر شده ساخته می شوند و از مقاومت الکتریکی بالا و همچنین قابلیت نفوذپذیری مغناطیسی بالا بهره می برند. در صورتی که فرکانس بالاتر از فرکانس شبکه یعنی تا چند ده کیلوهرتز برسد، هسته های غیر رسانای فریت به کار برده می شوند.
هسته های حلقوی نی به صورت حلقه از جنس فولاد سیلیکونی، یا پرمالوی پیچیده شده دور یک چنبره، آهن تقویت شده یا فریت، بسته به فرکانسی که در آن مورد استفاده قرار می گیرد، به کار می رود. با توجه به ساختار نواری که این هسته های حلقوی دارند، مقاومت مغناطیسی در این حلقه ها به دلیل چینش بهینه نوارها در کنار هم، بهره وری ترانسفورماتور ایران ترانسفو افزایش می یابد. سطح مقطع حلقه عموما به صورت مربع یا مستطیل خواهد بود و البته در برخی از مواقع سطح مقطع دایره ای نیز به کار برده می شود ولی از قیمت بالاتری نیز برخوردار است. سیم پیچ اولیه و ثانویه به طور کامل و به صورت فشرده تمام سطح حلقه را می پوشانند.
بسته به این که ترانسفورماتور هسته ای است یا ترانسفورماتور پوسته ای می توان برای هر یک هسته های متنوعی تعبیه کرد تا بتوانند به راحتی هدفی که ترانسفورماتور برای آن ساخته می شود را ارائه نمایند. به عبارت بهتر نام گذاری پیشین ناشی از نحوه قرار رفتن سیم پیچ اولیه و ثانویه در اطراف هسته فولادی چند لایه می باشد. دو مورد از رایج ترین و ساده ترین انواع ترانس برق، ترانسفورماتور های هسته ای و پوسته ای هستند. در ترانسفورماتور هسته ای هسته شبیه به مربع است که درون آن خالی است و در دو طرف آن سیم پیچ اولیه و ثانویه قرار می گیرد و اندام های هسته (یا دو تا از اضلاع موازی مربع) به طور کامل با سیم پیچ اولیه و ثانویه پوشانده می شود، اما در ترانسفورماتور پوسته ای سیم پیچ اولیه و ثانویه به دور یک اندام مشترک در درون مربع گفته شده پیچیده می شوند و دور سیم پیچ ها اندام های هسته و یا اضلاع مربع بزرگتر قرار می گیرد که به راحتی از شکل زیر نمایان است. در نتیجه با توجه به آنچه گفته شد انواع هسته بسته به نوع طراحی هسته ترانسفورماتور می تواند متفاوت باشد.
قرار گیری هسته و سیم پیچ ها
در ترانسفورماتور هسته ای، هسته ها به شکل L و L برعکس یا U و I به صورت چند لایه تشکیل می شوند. در ترانسفورماتور پوسته ای نیز این هسته ها به شکل E و I و همچنین E و E برعکس، به صورت زیر نمایش داده می شوند. با وصل شدن و لمینیت شدن لبه های این هسته های چند لایه به یکدیگر به صورت محکم، می توان ساختار منسجم هسته ترانسفورماتور را تشکیل داد. در طراحی هسته ترانسفورماتور معمولا تعداد بیشتر از یک عدد هسته E و I و یا غیره روی هم قرار گرفته و لمینیت می شوند که در نهایت ضخامت مورد نیاز هسته برای انتقال شار الکترومغناطیس را به عهده دارد.
شکل هسته ترانسفورماتورهای دارای هسته لایه لایه
با توجه به اینکه رسانایی هسته ترانسفورماتور در شارش بار الکتریکی اهمیت زیادی دارد از این رو می بایست از فلزاتی انتخاب گردد که دارای امپدانس کم و البته رسانایی زیاد باشند. به طور معمول در ساخت هسته ترانسفورماتور از فولاد و یا آهن استفاده می شود که دارای شارش بار مغناطیسی بیشتر از هواست. همانطور که پیش تر گفته شد، توانایی در حمل شارش بار را نفوذ پذیری گویند و از این رو از هسته آهنی ترانسفورماتور برای برقراری میدان مغناطیسی به دلیل نفوذپذیری بالا استفاده می گردد.
منظور از اشباع هسته ترانسفورماتور همان اشباع ترانسفورماتور است که به معنی شرایطی است که هسته ترانسفورماتور به طور کامل مغناطیسی شده است و حداکثر شار مغناطیسی را تولید می نماید که به طور معمول زمانی این اتفاق می افتد که ترانسفورماتور به اندازه کافی برای حوزه ای که به کار برده شده است بزرگ نباشد. از طرفی لازم به ذکر است زمانی که هسته اشباع می شود، دمای ترانسفورماتور افزایش می یابد و ممکن منجر به آسیب جبران ناپذیر در ترانس شود.
تلفات در هسته ترانسفورماتور به طور کلی به عنوان تلفات ثابت در نظر گرفته می شوند و شامل؛ تلفات جریان گردابی و تلفات هیسترزیس می گردند.
این تلفات در اثر اصطحکاک بین مولکولهای فلز تشکیل دهنده هسته و جریان بار مغناطیسی به وجود می آیند. در واقع هر فلز و ماده دارای مولکولهایی است و با اعمال نیرو به هسته برای تشکیل میدان مغناطیسی، نیروی الکترومغناطیسی منجر به شارش بار در هسته می شود که با برخورد با این مولکولها اصطحکاکی به وجود می آید که این تلفات هیسترزیس را تشکیل می دهند. البته لازم به ذکر است که این تلفات به دلیل تغییر در جهت اعمال نیرو و میدان مغناطیسی و جریان مغناطیسی ناشی از آن همواره در حال تغییر هستند که خود در واقع ناشی از برق جریان متناوب است.
عامل اصلی بروز تلفات جریان گردابی هسته، ناشی القا شدن میدان مغناطیسی در فلز به کار رفته در ساخت هسته می باشد که ناشی از شار جریان الکترومغناطیس در اطراف هسته در اثر اتصال به منبع تغذیه جریان متناوب است. این جریان های گردشی از این رو به وجود می آیند که هسته به عنوان مسیر بسته عمل کرده و جریان ناشی از یک سیم پیچ را در خود نگه می دارد و به سیم پیچ دیگر انتقال نمی دهد. این جریان های گردابی به خودی خود، میدان‌های مغناطیسی تولید می کنند که با تغییر میدانن مغناطیسی اولیه مخالفت کرده و باعث ایجاد نیروهای دافعه و جاذبه ای بین رسانا و مغناطیس می شوند.
برای خرید هسته ترانسفوماتور توجه به شرکتی که این محصولات را در استانداردهای بین المللی طراحی و تعبیه می نماید اهمیت زیادی دارد. در واقع ترانسفورماتورها به دلیل طراحی خاصی که دارند و قیمت بالایی که برای آنها در نظر گرفته می شود می بایست به دقت انتخاب شوند، چرا که در غیر این صورت مصرف کنندگان ممکن است هم از لحاظ مالی و هم از لحاظ جانی آسیب ببینند. ایران ترانسفو یکی از شرکت های برجسته در زمینه تولید ترانسفورماتور در انواع مختلف از جمله ترانسفورماتور توزیع، ترانسفورماتور هرمتیک، ترانسفورماتور کنسرواتوری، ترانسفورماتور خشک و غیره است و مصرف کنندگان گرامی می توانند برای کسب اطلاع از قیمت ترانس برق با مراجعه به وبسایت گستره آبی از قیمت ترانسفورماتور ایران ترانسفو اطلاع کسب نمایند.