ترانسفورماتور, مقالات
ترانسفورماتور با هسته‌ی هوایی
آذر
ترانسفورماتور با هسته‌ی هوا
ترانسفورماتور با هسته‌ی هوایی
اگر یک جریان متناوب به یک سیم‌پیچ اعمال شود ، یک میدان مغناطیسی متناوب در اطراف آن تولیدمی‌شود. اگر سیم‌پیچ دیگری در داخل این میدان مغناطیسی واردشود ، یک EMF (نیروی الکترو مغانیسی) متناوب در سیم‌پیچ دوم نیز طبق قانون القاء الکترومغناطیسی فارادی القامی‌شود. از این EMF القا شده در سیم‌پیچ دوم می‌توان برای تغذیه بار استفاده کرد. همانطور که در این مثال ، شار با هر دو سیم‌پیچ از طریق هوا در ارتباط است ، بنابراین می‌توان از این ساختار به عنوان ترانسفورماتور هسته هوا نام برد. در اینجا سیم‌پیچ اول به عنوان سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ دوم به عنوان سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور مذکور عمل‌می‌کند. هرگاه نیاز به تغییر سطح ولتاژ از یک سطح به سطح دیگر در شبکه برق باشد از ترانسفورماتور الکتریکی استفاده‌می‌کنیم.
هرگاه نیاز به جداسازی الکتریکی از یک مدار به مدار دیگر باشد از ترانسفورماتور استفاده‌می‌کنیم .برای تبدیل جریان و ولتاژ به سطح قابل اندازه گیری به ترتیب از ترانسفورماتور جریان و ترانسفورماتور ولتاژ استفاده‌می‌کنیم. اینها فقط کاربردهای ترانسفورماتورهانیستند. ترانسفورماتورهای برقی نیز برای اهداف مختلف استفاده‌می‌شوند. در کاربردهای مختلف الکترونیکی از ترانسفورماتورهای کوچکتر استفاده‌می‌شود. نمونه هایی از این ترانسفورماتورها عبارتند از: ترانسفورماتور هسته هوا ، ترانسفورماتور فرکانس صوتی و غیره.
از نظر ساختاری ، آنها با ترانسفورماتور قدرت کلی متفاوت هستند اما اصول کار اساسی همانند سایر ترانسفورماتورهاست. این بدان معناست که در این حالت ، اصول کار ترانسفورماتور نیز مبتنی بر القای متقابل بین دو سیم‌پیچ مغناطیسی‌است. در اینجا در مورد ترانسفورماتورهای هسته هوا بحث خواهیم‌کرد.
ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا
===============================
سیم‌پیچ
در یک ترانسفورماتور سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ‌های ثانویه با هسته فرومغناطیسی با رلوکتانس کمی با هم کوپل الکترومغناطیسی شده‌اند. هسته در یک ترانسفورماتور الکتریکی برای محدود کردن شار مغناطیسی و تسهیل حداکثر پیوند شار بین سیم‌پیچ اولیه و ثانویه استفاده‌می‌شود. برای ساخت هسته ترانسفورماتور از ورق‌های فولادی چند لایه استفاده‌می‌شود.
اما ، مواد فرومغناطیسی مانند فولاد به عنوان هسته ترانسفورماتور ، دارای تلفات هیسترزیس و تلفات جریان گردابی هستند. همچنين هنگامی که مغناطیس از سطح خاصی عبور کند با مشکل اشباع روبه رو می‌شوند.
اما در ترانسفورماتور هسته هوا می‌توان از این موارد جلوگیری کرد زیرا هسته فرومغناطیسی در این ترانسفورماتور وجود ندارد. در کاربردهای فرکانس بسیار بالا ، باید از تحریف در میدان الکترومغناطیسی جلوگیری کرد ، در غیر این صورت ممکن‌است در سیگنال خروجی تأثیر قابل توجهی داشته باشد. بنابراین برای حفظ کیفیت سیگنال می‌توان از بروز هرگونه نویز یا اعوجاج در سیگنال جلوگیری کرد. از آنجا که مواد فرومغناطیسی باعث ایجاد سر و صدا یا تحریف در سیگنال‌می‌شوند ،
باید از آن در کاربرد فرکانس بالا مانند انتقال سیگنال جلوگیری کرد. بنابراین مبدل هسته هوا در کاربرد انتقال رادیویی با فرکانس بالا معرفی‌می‌شود. در اینجا هسته آهن ترانسفورماتور وجود ندارد
و شار از طریق هوا به سیم‌پیچ ها متصل می‌شود. علاوه بر کار بدون سر و صدا ، یک ترانسفورماتور هسته هوا به دلیل عدم وجود هسته آهن با وزن سنگین ، وزن کاملاً سبک‌دارد.
به همین دلیل‌است که این نوع ترانسفورماتور برای دستگاههای الکترونیکی قابل حمل ، سبک وزن و دستگاههای با فرکانس بالا مناسب ترین‌است. ترانسفورماتورهای هسته هوا معمولاً در فرستنده‌های رادیویی و دستگاههای ارتباطی و غیره استفاده‌می‌شوند
===============================
ساختار ترانسفورماتور هسته‌ای هوا
سیم‌پیچ‌های مسی عایق ، بر روی یک لوله پلاستیکی یا مقوا وغیره پیچیده می‌شوند ، عمدتا دو شکل ترانسفورماتور هسته هوا وجود دارد. یکی فرم استوانه‌ای و دیگری فرم حلقوی است. در فرم استوانه ای ترانسفورماتور هوا ، سیم‌های عایق مس بر روی یک ساختار استوانه ای غیر فلزی پیچیده‌می‌شوند. این ساختار توخالی غیر فلزی به سیم‌پیچ پشتیبانی مکانیکی لازم را می‌بخشد.
در صورت لزوم در نقاط مختلفی انشعاب گرفته شده‌است. تغذیه ثانویه از طریق این انشعاب ها گرفته‌می‌شود. گاهی اوقات خازن به سیم‌پیچ وصل‌می‌شود تا رزونانس ثابت مدار تنظیم را حفظ کند. این شار در هوای اطراف سیم‌پیچ و هوای درون سیلندر توخالی جریان می‌یابد.
از طرف دیگر در شکل حلقوی ترانسفورماتور هسته هوا ، سیم‌های عایق مس در اطراف حلقه‌ای از پلاستیک سخت یا سایر مواد غیر فلزی پیچیده‌می‌شوند. در واقع ، سیم به صورت دایره‌ای به دورحلقه پیچیده‌می‌شود. این نوع ترانسفورماتورها فقط در کاربردهای با فرکانس بسیار زیاد استفاده‌می‌شوند. در این حالت سیم‌پیچ انشعابی ندارد، در اینجا از دو سیم‌پیچ جداگانه برای اهداف اولیه و ثانویه استفاده‌می‌شود.
بنابراین ، اثر تلفات سرگردانن در ترانسفورماتور هسته هوا حلقوی به حداقل‌می‌رسد. نسبت تبدیل اولیه به ثانویه سیم‌پیچ ها متفاوت‌است و بستگی به دامنه فرکانس و نوع عملکرد آن دارد.
===============================
مقالات مرتبط :
ترانسفورماتور های جداکننده یا ایزوله
تفاوت های بین ترانسفورماتور و موتورهای القایی
ترانسفورماتور حلقوی چیست- ساختار – کاربرد- مزایا و معایب
لینک زبان اصلی مقاله :