هسته ترانسفورماتور از وظایف بسیار مهمی برخوردار است و در جنس های مختلفی تولید می‌شود. در ادامه این مطلب به بررسی انواع هسته ترانسفورماتور می‌پردازیم و ویژگی های هر یک را باهم بررسی می‌کنیم.
کاربرد هسته ترانسفورماتور
هسته ترانسفورماتور عضو مهمی است که قدرت، ولتاژ و جریانی که ترانس می‌تواند فراهم کند را تعیین می‌کند. هسته به عنوان مجرای شار مغناطیسی، انرژی را از سیم پیچ اولیه به سیم پیچ ثانویه منتقل می‌کند. نبود این هسته باعث می‌شود که شارهای تولید شده توسط سیم پیچ اولیه در هوا پراکنده شوند و تنها قسمتی از آنها از سیم پیچ ثانویه عبور کنند.
درست مثل مدار الکتریکی که نیازمند رسانا جهت انتقال و شارش بار الکتریکی است، هسته ترانسفورماتور نیز همانند یک رسانا جهت شارش بار مغناطیسی عمل می‌کند. هسته ترانسفورماتور به عنوان مسیر اصلی یک مدار مغناطیسی شناخته می‌شود.
جنس انواع هسته ترانسفورماتور
هسته ترانس با توجه به مقدار توان انتقالی، ولتاژ و فرکانس مورد استفاده در انواع مختلفی از نظر جنس، شکل و ابعاد تولید می‌شود. در ادامه این مطلب به بررسی انواع آن می‌پردازیم.
فلزات جامد | آهن و فولاد
به طور معمول در ساخت هسته ترانسفورماتور از آهن یا فولاد استفاده می‌شود. هسته ترانسفورماتور خصوصاً هسته های ورق سیلیس که در مدار به کار می‌روند، دارای مقاومت الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی بالایی می‌باشند.
از آنجایی که رسانایی هسته ترانسفورماتور در شارش بار الکتریکی دارای اهمیت زیادی است، باید از فلزاتی با امپدانس کم و البته رسانایی زیاد در این خصوص استفاده کرد.
توانایی در حمل شارش بار را با عبارت «نفوذ پذیری» تعریف می‌کنند؛ از همین روی هسته آهنی به دلیل نفوذ پذیری بالا، برای برقراری میدان مغناطیسی در ترانسفورماتور استفاده می‌شود.
آهن یک رسانای الکتریکی است که برای کاربرد های AC مثل ترانسفورماتورها، سلف‌ها و موتورهای AC به صورت آهن ورقه ورقه شده، پودر آهن یا مواد نارسانا (فریت‌ها) استفاده می‌شود.
پودر فلزات
بعضی هسته‌ها از خرده های فلزاتی به وجود می‌آیند که با چسب به هم فشرده شده‌اند. هر چه این خرده‌ها فشرده‌تر باشند، از ضریب نفوذپذیری و جریان گردابی بیشتری نیز برخوردار می‌باشند.
هسته های پودر آهن از قیمت ارزانی برخوردارند. اساساً این مدل‌ها به خاطر تلفات بالای هیسترزیس و جریان گردابی، در فرکانس‌های پایین‌تر مثل ترانسفورماتورهای پالس و ضریب توان استفاده می‌شوند.
از دیگر آلیاژ های مورد استفاده در ساخت هسته ترانسفورماتور پودری می‌توان به آهن کربونیل اشاره داشت که به دلیل تحمل دمایی بیشتر و سطح اشباع بالاتر، در فرکانس های قوی‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فریت
فریت‌ها از ترکیبات حاصل از اکسید آهن، منگنز و روی تولید می‌شوند. این مواد از ضریب نفوذپذیری بالایی برخوردارند و از آنجایی که از نظر الکتریکی تقریباً نارسانا محسوب می‌شوند، دارای تلفات جریان گردابی ناچیزی هستند و از همین روی برای فرکانس های بالاتر بیشترین کاربرد را دارند.
این نوع هسته‌ها بیشتر در سلف‌ها، ترانسفورماتور های RFو منابع تغذیه سوئیچینگ کاربرد دارند. همچنین شایان ذکر است که بدانیم هسته های فریت در اشکال مختلفی تولید می‌شوند.
هسته های هوا
برخی کارشناسان ترجیح می‌دهند که از هسته مغناطیسی در بین سیم پیچ ها استفاده نشود و از همین روی آن را با هسته هوا جایگزین می‌کنند. نبود تلفات هسته و پدیده اشباع در این مدل‌ها، از جمله مهم‌ترین ویژگی های هسته های هوا به شمار می‌روند.
انواع هسته ترانسفورماتور از نظر شکل
هسته آهنی: موجود در اشکال UI،EI و EE
هسته های پودر فلزات: موجود به شکل تروئید (حلقوی)
هسته های فریت: موجود در اشکال متنوعی مثل EE، UU، RM، ETD، EFD، پلانار و…
انواع هسته ترانسفورماتور از نظر ابعاد
اصولا هرچقدر که توان انتقالی هسته بزرگ‌تر باشد، ابعاد آن نیز به همان میزان افزایش میابد. از همین روی هسته‌ها را علاوه بر اشکال مختلف، در ابعاد مختلف نیز تولید می‌کنند؛ به عنوان مثال هسته فریت UU در سایز های مختلفی همچون U۱۲۰، U۹۳، U۸۰ و… تولید می‌شود. عددی که جلوی نام هسته قرار دارد معمولاً به اندازه یکی از ابعاد هسته اشاره دارد؛ به عنوان مثال هسته U۱۲۰ دارای پهنایی به اندازه ۱۲۰ میلی‌متر می‌باشد.
