مقدمة لتصنيف المحولات الأساسية

1. نوع التردد العالي: نوى الفريت

تستخدم نوى الفريت في المحولات عالية التردد. وهي عبارة عن مغناطيسات سيراميكية ذات بنية بلورية من الإسبنيل، مكونة من أكسيد الحديد ومركبات معدنية ثنائية التكافؤ أخرى، مثل kFe₂O₄ (حيث يمثل 'k' معادن أخرى). تشمل المعادن الشائعة الاستخدام حاليًا المنغنيز (Mn)، والزنك (Zn)، والنيكل (Ni)، والمغنيسيوم (Mg)، والنحاس (Cu).

تشمل المجموعات الشائعة سلسلة المنغنيز والزنك (MnZn)، وسلسلة النيكل والزنك (NiZn)، وسلسلة المغنيسيوم والزنك (MgZn). تمتلك هذه المواد نفاذية مغناطيسية عالية وخصائص مقاومة، مع نطاق تردد تشغيل من 1 كيلو هرتز إلى أكثر من 200 كيلو هرتز.

2. نوع التردد المنخفض: تصفيح السيليكون الصلب

تستخدم صفائح الفولاذ السليكونية في المحولات ذات التردد المنخفض. وهي تأتي في أنواع مختلفة ويمكن تصنيفها بطريقتين رئيسيتين:

• من خلال عملية التصنيع: أ: ملدن (ألواح سوداء) و ن: غير ملدن (ألواح بيضاء).

• حسب الشكل: النوى من النوع EI، والنوع UI، والنوع C، والمربع (نوع الفم).

تُستخدم صفائح فولاذ السيليكون ذات النوع المربع بشكل شائع في المحولات عالية الطاقة (عادةً ما تزيد عن 500-1000 واط). إنها توفر عزلًا ممتازًا وتبديدًا سهلًا للحرارة ومسارًا مغناطيسيًا قصيرًا. يُشار إلى المجموعة المكونة من صفائح فولاذية من السيليكون من النوع C على أنها نواة من النوع المضغوط. بالنسبة لمحولات الطاقة المصنوعة من قلب من النوع المضغوط بنفس مساحة المقطع العرضي، تسمح النافذة الأطول بتصنيف طاقة أكبر. نظرًا لأنه يمكن تركيب الملفات بشكل منفصل على جانبي القلب، فيمكن توزيع إجمالي اللفات عبر بكرتين. وهذا يقلل من متوسط ​​طول الدورة لكل بكرة ويقلل من خسائر النحاس. بالإضافة إلى ذلك، فإن لف ملفين متماثلين على بكرات منفصلة يحقق التماثل المثالي.

تُعرف المجموعة المكونة من أربع صفائح فولاذية من السيليكون من النوع C بالنواة من النوع ED. تتمتع المحولات المصنوعة من نوى من النوع ED بمظهر أقصر وأوسع مقارنةً بالمحولات من النوع المضغوط التي لها نفس تصنيف الطاقة. نظرًا لأن الملفات مثبتة في مركز القلب بمسار مغناطيسي خارجي، فإن المحولات من النوع ED تظهر انخفاضًا في تسرب التدفق المغناطيسي والحد الأدنى من التداخل. ومع ذلك، نظرًا لأن جميع الملفات يتم لفها على مكوك واحد أكثر سمكًا، فإن متوسط ​​طول الدورة يكون أطول، مما يؤدي إلى فقدان نحاس أعلى.

توفر النوى من النوع C أداءً ممتازًا، مما يجعل المحولات الناتجة مدمجة وخفيفة الوزن وعالية الكفاءة. من منظور التجميع، تتطلب النوى من النوع C عددًا قليلًا جدًا من المكونات وتوفر تنوعًا قويًا، مما يؤدي إلى كفاءة إنتاج عالية. ومع ذلك، فإن عملية تصنيع صفائح الفولاذ السيليكونية من النوع C معقدة وتتطلب معدات متخصصة، مما يجعل تكاليف إنتاجها الحالية مرتفعة نسبيًا.

تتمتع صفائح الفولاذ السليكونية من النوع E، والمعروفة أيضًا بالنوى من النوع الصدفي، بالميزة الأساسية المتمثلة في وضع كل من الملفات الأولية والثانوية على نفس البكرة، مما يؤدي إلى عامل مساحة نافذة مرتفع (عامل الفضاء Km: نسبة صافي مساحة المقطع العرضي للسلك النحاسي إلى منطقة النافذة). تشكل صفائح السيليكون الفولاذية غلافًا واقيًا حول اللفات، مما يمنع حدوث أضرار ميكانيكية. كما أنها توفر مساحة أكبر لتبديد الحرارة وتقلل من إشعاع المجال المغناطيسي. ومع ذلك، يؤدي هذا التصميم إلى ارتفاع محاثة التسرب من المرحلة الابتدائية إلى الثانوية وزيادة التعرض لتداخل المجال المغناطيسي الخارجي. علاوة على ذلك، نظرًا لمتوسط ​​محيط الملف الأطول، تتطلب المحولات من النوع EI المزيد من الأسلاك النحاسية لنفس عدد اللفات ومساحة المقطع العرضي الأساسية.

السماكة الأكثر شيوعًا لصفائح الفولاذ السليكونية هي 0.35 مم و 0.5 مم.

هناك طريقتان لتجميع صفائح السيليكون الفولاذية: التشذير والطعن. تعمل طريقة التشذير على تبديل فتحات الأوراق على كلا الجانبين. وعلى الرغم من أن هذه الطريقة مرهقة، إلا أنها تقلل من الفجوات والمقاومة المغناطيسية بين الصفائح، مما يساعد على زيادة التدفق المغناطيسي؛ ولذلك، فإنه يستخدم على نطاق واسع في محولات الطاقة. تُستخدم طريقة النطح بشكل شائع في التطبيقات ذات التيار المباشر (DC). لمنع التشبع الناجم عن التيار المستمر، يجب ترك فجوة بين الأوراق. في هذه الطريقة، يتم وضع القطع E وI على جانبين متقابلين، ويمكن تعديل الفجوة بينهما باستخدام حشوات الورق.

3. أنواع الملفات

يتم تقسيم النوى من النوع اللولبي إلى ثلاث فئات رئيسية:
أ. النواة الحلقية: مصنوعة من خلال تكديس شرائح على شكل O أو شرائح فولاذية من السيليكون المتعرجة. إن لف هذه النوى أمر صعب للغاية.
ب. قضيب الأساسية: النوى المغناطيسية على شكل قضيب.
ج. نواة الطبلة: نوى مغناطيسية على شكل طبلة.