Transformatör Çekirdeği Sınıflandırmasına Giriş

1. Yüksek Frekans Tipi: Ferrit Çekirdekler

Ferrit çekirdekler yüksek frekanslı transformatörlerde kullanılır. Bunlar, demir oksit ve kFe₂O₄ (burada 'k' diğer metalleri temsil eder) gibi diğer iki değerlikli metal bileşiklerinden oluşan, spinel kristal yapılı seramik mıknatıslardır. Şu anda yaygın olarak kullanılan metaller arasında manganez (Mn), çinko (Zn), nikel (Ni), magnezyum (Mg) ve bakır (Cu) bulunmaktadır.

Yaygın kombinasyonlar arasında manganez-çinko (MnZn) serisi, nikel-çinko (NiZn) serisi ve magnezyum-çinko (MgZn) serisi bulunur. Bu malzemeler, 1 kHz'den 200 kHz'in üzerindeki çalışma frekansı aralığıyla, yüksek manyetik geçirgenlik ve empedans özelliklerine sahiptir.

2. Düşük Frekans Tipi: Silikon Çelik Laminasyonlar

Alçak frekans transformatörlerinde silikon çelik saclar kullanılır. Çeşitli türlerde gelirler ve iki ana şekilde sınıflandırılabilirler:

• Üretim sürecine göre: A: Tavlanmış (siyah sayfalar) ve N: Tavlanmamış (beyaz sayfalar).

• Şekle göre: EI tipi, UI tipi, C tipi ve kare (ağız tipi) çekirdekler.

Kare tipi silikon çelik levhalar, yüksek güçlü transformatörlerde (tipik olarak 500–1000 W'nin üzerinde) yaygın olarak kullanılır. Mükemmel yalıtım, kolay ısı dağılımı ve kısa bir manyetik yol sunarlar. İki C tipi silikon çelik levhadan oluşan bir sete CD tipi çekirdek denir. Aynı kesit alanına sahip CD tipi çekirdeklerle yapılan güç transformatörleri için daha uzun bir pencere, daha büyük bir güç oranına olanak tanır. Bobinler çekirdeğin her iki tarafına ayrı ayrı monte edilebildiğinden, toplam sarımlar iki bobine dağıtılabilir. Bu, bobin başına ortalama sarım uzunluğunu azaltır ve bakır kayıplarını azaltır. Ayrıca iki simetrik bobinin ayrı bobinlere sarılması mükemmel bir simetri sağlar.

Dört C tipi silikon çelik levhadan oluşan bir set, ED tipi çekirdek olarak bilinir. ED tipi çekirdeklerle yapılan transformatörler, aynı güç derecesine sahip CD tipi transformatörlerle karşılaştırıldığında daha kısa ve daha geniş bir profile sahiptir. Bobinler çekirdeğin merkezine harici bir manyetik yolla monte edildiğinden, ED tipi transformatörler düşük manyetik akı sızıntısı ve minimum girişim sergiler. Ancak tüm bobinler tek, daha kalın bir bobin üzerine sarıldığından ortalama sarım uzunluğu daha uzun olur ve bu da daha yüksek bakır kayıplarına neden olur.

C tipi çekirdekler mükemmel performans sunarak ortaya çıkan transformatörleri kompakt, hafif ve yüksek verimli hale getirir. Montaj açısından bakıldığında, C tipi çekirdekler çok az bileşen gerektirir ve güçlü çok yönlülük sunarak yüksek üretim verimliliğine yol açar. Bununla birlikte, C tipi silikon çelik sacların üretim süreci karmaşıktır ve özel ekipman gerektirir, bu da mevcut üretim maliyetlerini nispeten yüksek hale getirir.

Kabuk tipi çekirdekler olarak da bilinen E-tipi silikon çelik levhalar, hem birincil hem de ikincil bobinlerin aynı bobin üzerine yerleştirilmesi gibi birincil avantaja sahiptir ve bu da yüksek bir pencere alanı faktörü sağlar (Uzay Faktörü Km: bakır telin net kesit alanının pencere alanına oranı). Silikon çelik levhalar sarımların etrafında koruyucu bir kabuk oluşturarak mekanik hasarı önler. Ayrıca daha büyük bir ısı dağıtım alanı sağlarlar ve manyetik alan radyasyonunu azaltırlar. Ancak bu tasarım, daha yüksek birincil-ikincil kaçak endüktansı ve harici manyetik alan girişimine karşı daha fazla duyarlılıkla sonuçlanır. Ayrıca, daha uzun ortalama sargı çevresi nedeniyle, EI tipi transformatörler aynı sayıda dönüş ve çekirdek kesit alanı için daha fazla bakır tele ihtiyaç duyar.

Silikon çelik saclar için en yaygın kalınlıklar 0,35 mm ve 0,5 mm'dir.

Silikon çelik levhalar için iki montaj yöntemi vardır: serpiştirme ve uç uca yapıştırma. Serpiştirme yöntemi, tabakaların her iki tarafındaki açıklıklarını dönüşümlü olarak kullanır. Bu yöntem hantal olmasına rağmen, levhalar arasındaki boşlukları ve manyetik isteksizliği en aza indirerek manyetik akıyı artırmaya yardımcı olur; bu nedenle güç transformatörlerinde yaygın olarak kullanılır. Uçlandırma yöntemi genellikle doğru akım (DC) uygulamalarında kullanılır. DC'den kaynaklanan doygunluğu önlemek için levhalar arasında boşluk bırakılmalıdır. Bu yöntemde E-parçalar ve I-parçalar karşıt taraflara yerleştirilir ve aralarındaki boşluk kağıt dolgular kullanılarak ayarlanabilir.

3. Bobin Çeşitleri

Bobin tipi çekirdekler üç ana kategoriye ayrılır:
A. Toroidal Çekirdek: O şeklindeki laminasyonların istiflenmesi veya silikon çelik şeritlerin sarılmasıyla yapılır. Bu çekirdekleri sarmak oldukça zordur.
B. Çubuk Çekirdeği: Çubuk şeklindeki manyetik çekirdekler.
C. Tambur Çekirdeği: Tambur şeklindeki manyetik çekirdekler.