توضیح دقیق: ورقهای فولاد سیلیکونی ترانسفورماتور
ترانسفورماتور عمدتاً از یک هسته آهنی و هادیها تشکیل شده است. هسته آهنی عمدتاً از ورقهای فولاد سیلیکونی چندلایه ساخته میشود. ورقهای فولاد سیلیکونی، ورقهای فولادی با محتوای سیلیکون ۰.۸٪ تا ۴.۸٪ هستند که نفوذپذیری مغناطیسی بالایی دارند. در یک ترانسفورماتور، ورقهای فولاد سیلیکونی میتوانند شدت القای مغناطیسی زیادی ایجاد کنند و عملکرد آنها اندازه ترانسفورماتور را تعیین میکند.
ورقهای فولاد سیلیکونی تلفات توان ترانسفورماتور را تعیین میکنند.
هنگام کار ترانسفورماتور، تلفات توان ایجاد میشود. دو نوع اصلی تلفات وجود دارد: تلفات مسی ناشی از مقاومت سیمپیچها و تلفات آهنی در ورقهای فولاد سیلیکونی که به سادگی “تلفات آهنی” نامیده میشوند. دو علت برای تلفات آهنی در ورقهای فولاد سیلیکونی وجود دارد: “تلفات پسماند” و “تلفات جریان گردابی”.
تلفات پسماند، تلفات آهنی است که در فرآیند مغناطیسی شدن هسته به دلیل وجود پسماند مغناطیسی ایجاد میشود. میزان این تلفات مستقیماً با مساحت محصور شده توسط حلقه پسماند ماده متناسب است. فولاد سیلیکونی دارای حلقه پسماند باریکی است که منجر به تلفات پسماند کمتر در هسته ترانسفورماتور میشود و به طور قابل توجهی تولید گرما را کاهش میدهد.
منحنی پسماند ترانسفورماتور (شکل ۱)
تلفات جریان گردابی ناشی از جریانهای القایی در هسته است که در صفحهای عمود بر جهت شار مغناطیسی گردش میکنند. این نیز علت گرم شدن هسته است. برای کاهش این تلفات، ورقهای فولاد سیلیکونی به صورت چندلایه ساخته میشوند تا مقاومت در مسیر جریان گردابی افزایش یابد.
تلفات جریان گردابی ترانسفورماتور (شکل ۲)
چگونگی تولید شار مغناطیسی توسط ورقهای فولاد سیلیکونی و تأثیر آن بر افزایش و کاهش ولتاژ
ورقهای فولاد سیلیکونی تلفات توان ترانسفورماتور را تعیین میکنند. همانطور که در بالا ذکر شد، اندازه و شکل آنها عوامل مهمی در تأثیر بر تلفات توان هستند. از نظر تئوری، هرچه ورقهای فولاد سیلیکونی نازکتر و نوارهای اتصال باریکتر باشند، اثر بهتری دارد. با این حال، کارایی و سطح مقطع مؤثر چندلایهسازی نیز باید در نظر گرفته شود. به طور کلی، هستههای ترانسفورماتور از ورقهای فولاد سیلیکونی نورد سرد به ضخامت ۰.۳۵ میلیمتر به شکل “日” یا “口” استفاده میکنند.
چندلایهسازی هسته ترانسفورماتور (شکل ۳)
ترانسفورماتورها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی ساخته میشوند. دو سیمپیچ، یک سیمپیچ اولیه و یک سیمپیچ ثانویه، بر روی یک هسته آهنی بسته پیچیده میشوند. هنگامی که سیمپیچ اولیه به منبع تغذیه AC متصل میشود، جریان متناوب از آن عبور میکند و نیروی محرکه مغناطیسی (MMF) ایجاد میکند. تحت تأثیر این MMF، یک شار مغناطیسی متناوب در هسته آهنی تولید میشود.
طبق قانون لنز، شار مغناطیسی تولید شده توسط جریان القایی با تغییر شار مغناطیسی اصلی مخالفت میکند. با افزایش جریان القایی، شار مغناطیسی تولید شده مخالف شار مغناطیسی اصلی است و در نتیجه یک ولتاژ متناوب سطح پایینتر در سیمپیچ ثانویه ایجاد میشود. بنابراین، هسته آهنی بخش مدار مغناطیسی ترانسفورماتور است که اصل افزایش و کاهش ولتاژ آن را توضیح میدهد.
شاخصهای عملکرد برای انتخاب ورق فولاد سیلیکونی:
A. تلفات آهنی کم: مهمترین شاخص کیفیت. کشورهای جهان از مقادیر تلفات آهنی برای طبقهبندی درجهها استفاده میکنند؛ هرچه تلفات آهنی کمتر باشد، درجه بالاتر و کیفیت بیشتر است.
B. شدت القای مغناطیسی بالا: ورقهای فولاد سیلیکونی که در میدان مغناطیسی یکسان به القای مغناطیسی بالاتری دست مییابند، منجر به هستههای موتور یا ترانسفورماتور کوچکتر و سبکتر میشوند و در مصرف ورق فولاد سیلیکونی، سیم مسی و مواد عایق صرفهجویی میکنند.
C. ضریب انباشتگی بالا. ورقهای فولاد سیلیکونی دارای سطح صاف، مسطح و ضخامت یکنواخت هستند که ضریب انباشتگی را برای ساخت هسته بهبود میبخشد.
D. خواص برش خوب. این موضوع برای ساخت هستههای موتورهای کوچک و میکرو اهمیت بیشتری دارد.
E. چسبندگی و قابلیت جوشپذیری خوب سطح به فیلم عایق.
F. پیری مغناطیسی.
G. ورقهای فولاد سیلیکونی باید پس از آنیل و ترشی تحویل داده شوند.
