ترانسفورماتور دستگاهی است که در توزیع و انتقال جریان متناوب (AC) استفاده میشود. این دستگاه با افزایش (step-up) یا کاهش (step-down) ولتاژ، مقدار دلخواه ولتاژ را تولید میکند. بنابراین، بهطور ساده میتوان گفت ترانسفورماتور وسیلهای برای کنترل ولتاژ است که بر اساس اصول القای متقابل و القاء الکترومغناطیسی کار میکند.
برای انطباق با کاربردهای گوناگون، ترانسفورماتورها بر اساس فاز، نوع هسته و سیستم خنککننده دستهبندی میشوند. در ادامه، همه چیز دربارهی ترانسفورماتور هسته فریت را خواهید خواند؛ نوعی از ترانسفورماتور که از هستههای فریتی استفاده میکند. برای درک بهتر، ابتدا بیایید به این پرسش پاسخ دهیم:
فریت و هسته فریت چیست؟
فریتها مواد سرامیکی فرومغناطیسی هستند که بر پایهی خاصیت میدانگیری (coercivity) به دو نوع فریت سخت و فریت نرم تقسیم میشوند.
- فریتهای سخت دارای میدانگیری بالا هستند، در نتیجه سخت مغناطیسزدایی میشوند و برای ساخت آهنرباهای دائم مناسباند.
- فریتهای نرم میدانگیری پایینی دارند و بهراحتی مغناطیده یا از مغناطیس خارج میشوند.
فریتهای نرم برای ساخت هستههای فریت به کار میروند. این هستههای مغناطیسی امکان پیچیدن آسان سیمپیچها را فراهم میکنند و در ترانسفورماتورها و سلفها استفاده میشوند. ویژگیهایی مانند تلفات پایین و عملکرد روان در فرکانسهای بالا باعث میشود استفاده از آنها در ترانسفورماتورهای هسته فریت ایدهآل باشد.
ترانسفورماتورهای هسته فریت
این ترانسفورماتورها از هستههایی ساخته میشوند که جنس آنها ترکیبی از اکسیدهای آهن، روی، نیکل و منگنز است. به لطف این ترکیب، خواصی مانند میدانگیری پایین، تلفات گردابی خیلی کم و مقاومت الکتریکی زیاد دارند که باعث بهبود عملکرد کلی ترانسفورماتور میشود.
یکی دیگر از انواع ترانسفورماتورها ترانسفورماتورهای هسته آهنی هستند. در ادامه تفاوت آنها را مرور میکنیم.
مقایسه ترانسفورماتور هسته فریت و هسته آهنی
همانطور که از نامشان پیداست، تفاوت اصلی در جنس هسته است.
اما علاوه بر آن:
- ضریب کیفیت (Q) در ترانسفورماتورهای هسته آهنی پایین است، در حالی که در نوع فریتی بالاتر است.
- تلفات جریانهای گردابی (eddy current) در هستهی آهنی زیادتر است؛ در فریتها این تلفات بسیار ناچیز است. برای کاهش این تلفات در نوع آهنی، از هستههای ورقهورقه (laminated) استفاده میشود.
- فرکانس کاری: ترانسهای هسته آهنی در بازهی ۵۰ تا ۶۰ هرتز کار میکنند، در حالی که نوع فریتی میتواند در بازهی ۱ کیلوهرتز تا ۳۰۰ مگاهرتز فعالیت کند.
- اندوکتانس و اندازه: هستههای فریتی کوچکتر اما با اندوکتانس بالاتر هستند، در حالی که هستههای آهنی بزرگتر و با اندوکتانس پایینترند.
ویژگیهای برجسته
۱. نبود جریانهای گردابی
در ترانسفورماتورها میدان مغناطیسی متغیری وجود دارد که میتواند جریانهای محلی موسوم به جریان گردابی تولید کند. این جریانها بازدهی ترانسفورماتور را کاهش میدهند. اما در ترانسفورماتورهای هسته فریت، حتی در فرکانسهای بالا، این جریانها تقریباً حذف میشوند و عملکرد عالی به دست میآید.
۲. هسته با میدانگیری پایین
هستهی فریتی مقاومت اندکی در برابر تغییر مغناطیس دارد که موجب میشود ترانسفورماتور با بازده بالاتر و پایداری بهتر کار کند.
۳. تنوع در شکل و اندازه
هستههای فریت در شکلهای مختلفی مانند E-core، I-core و EFD-core ساخته میشوند. همچنین اندازهی کوچک آنها امکان استفاده در کاربردهای گوناگون را فراهم میکند.
بهواسطهی این ویژگیها، فریتها باعث میشوند ترانسفورماتورهای هسته فریت از نظر عملکرد به تعریف یک ترانسفورماتور ایدهآل نزدیک شوند و بتوانند در شرایط مختلف کارکردی پایدار و قابل اعتماد بمانند.