هسته ترانسفورمر یا به اختصار هسته ترانس، یک قطعه مهم در ساختار ترانسفورمر است که وظیفه‌ی اصلی آن تبدیل و انتقال انرژی الکتریکی است. هسته ترانسفورمر عمدتاً از مواد فریتی، فلزی یا آلیاژهای فلزی ساخته می‌شود و دارای شکل هندسی خاصی است که برای افزایش کارایی و کاهش اتلاف توان بهینه‌سازی شده است.
انواع هسته ترانسفورمر عبارتند از:
- هسته فریتی: این نوع هسته از مواد فریتی مانند نیکل-رم و کورهآهن تهیه می‌شود. این هسته‌ها از خاصیت آهن‌ربایی بالا برخوردار هستند و برای فرکانس‌های پایین (معمولاً زیر ۱۰۰ کیلوهرتز) استفاده می‌شوند.
- هسته فلزی: این نوع هسته از فلزات مغناطیسی مانند فولاد سیلیسیوم یا فولاد آمورف تهیه می‌شود. آهن‌ربایی این فلزات کمتر از هسته‌های فریتی است و برای فرکانس‌های بالاتر (معمولاً بیش از ۱۰۰ کیلوهرتز) مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- هسته آلیاژی: این نوع هسته از آلیاژهای فلزی مانند آلیاژهای آلومینیوم-نیکل-کبالت (AlNiCo) یا آلیاژهای فلزی-فریتی مانند آهن-نیکل (FeNi) تهیه می‌شود. این هسته‌ها عموماً برای ترانسفورمرهای کوچک و دستگاه‌های فشار قوی استفاده می‌شوند.
ترانسفورمر با کاهش اتلاف‌های توان، افزایش کارایی و کاهش حجم و وزن ترانسفورمر بهبود می‌بخشد. همچنین، استفاده از هسته‌های مناسب در ترانسفورمرها به عملکرد بهتر و کاهش نویز و افزایش پایداری کمک می‌کند.
هسته ترانس در منبع تغذیه سوییچینگ
در منابع تغذیه سوئیچینگ (Switching Power Supply)، هسته ترانسفورمر نقش مهمی در تبدیل و انتقال انرژی ایفا می‌کند. منابع تغذیه سوئیچینگ از ترانسفورمرهای با هسته کوچک و فرکانس بالا استفاده می‌کنند تا اتلاف توان و اندازه و وزن را کاهش دهند.
هسته ترانسفورمر در منابع تغذیه سوئیچینگ معمولاً از مواد فریتی یا فلزی ساخته می‌شود. مواد فریتی مانند نیکل-رم و کورهآهن برای فرکانس‌های پایین (معمولاً زیر ۱۰۰ کیلوهرتز) استفاده می‌شوند، در حالی که مواد فلزی مانند فولاد سیلیسیوم برای فرکانس‌های بالاتر (معمولاً بیش از ۱۰۰ کیلوهرتز) مناسب هستند.
هسته ترانسفورمر در منابع تغذیه سوئیچینگ برای انتقال انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. این هسته شامل لایه‌های متعددی از سیم پیچشی است که به دور هسته پیچیده می‌شوند. سیم‌های پیچشی بر روی هسته ترانسفورمر قرار می‌گیرند و با استفاده از سیگنال‌های سوئیچینگ، انرژی الکتریکی توسط هسته ترانسفورمر تبدیل و منتقل می‌شود.
سیم پیچی هسته ترانس:
- نخست، هسته ترانسفورمر را آماده می‌کنیم. هسته معمولاً از فلزاتی مانند فولاد سیلیسیوم تهیه می‌شود و دارای دو قسمت اصلی به نام هسته بالا و هسته پایین است.
- سیم‌های پیچشی را آماده می‌کنیم. این سیم‌ها معمولاً از مس یا آلومینیوم تهیه می‌شوند و بسته به نیازهای ترانسفورمر، در قطر و تعداد دورهای مختلفی قرار می‌گیرند.
- سپس، سیم پیچی را بر روی هسته ترانسفورمر پیچیده می‌کنیم. برای این کار، یکی از سیم‌ها را از یک سر هسته آغاز کرده و سپس آن را به دور هسته پیچیده و در انتها به سمت سر دیگر هسته برمی‌گردانیم. سپس سیم دیگر را به همین روش پیچیده و به هسته متصل می‌کنیم.
- در حین پیچیدن سیم، معمولاً برای جدا کردن لایه‌های مختلف سیم پیچی از یکدیگر، از لایه‌گذاری الکتریکی استفاده می‌شود. این لایه‌ها از جنس عایق مثل پلی‌آمید یا پی وی سی (PVC) هستند.
- پس از پیچیدن سیم‌های پیچشی، معمولاً آنها را با نوارهای عایق پوشانده و فیکس می‌کنند تا جدا نشوند و از هم جدا نشوند.
- در نهایت، با توجه به نیازهای ترانسفورمر، ممکن است نوارهای عایق دیگری را بر روی سیم پیچشی قرار دهیم تا عایقی بین لایه‌های سیم ایجاد شود.
با انجام این مراحل، سیم پیچی هسته ترانسفورمر تکمیل می‌شود و آماده استفاده می‌شود.
استفاده از هسته ترانسفورمر در منابع تغذیه سوئیچینگ باعث می‌شود که اندازه و وزن ترانسفورمر کوچکتر شود، اتلاف توان کاهش یابد و کارایی سیستم بالاتر رود. همچنین، هسته ترانسفورمر در این نوع منابع تغذیه بهبود پایداری و کنترل ولتاژ و جریان را فراهم می‌کند.