سلف یکی از پرکاربرد ترین قطعات الکتریکی در مدار است. آن را با نام های زیادی مانند چوک، سیم پیچ یا راکتور نیز می شناسند. برای فردی که تصمیم به شروع فعالیت در شغل تعمیرات برد الکترونیکی دارد لازم است تا با انواع سلف و همچنین سایر قطعات روی برد آشنایی کامل داشته باشد، کاربردهای آن ها را بداند و آموزش های لازم و کافی را در این زمینه ببیند.
در این مقاله به معرفی و بررسی انواع سلف و کاربردهای آن ها پرداخته ایم. اهمیت آموزش در این حرفه به حدی ست که امروز می توانید انواع دوره ها و کلاس های آموزشی در این رابطه پیدا کنید. یکی از کاربردی ترین دوره ها، دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی در کرج است که توسط اساتید باتجربه آموزشگاه فنی البرز و در کارگاه های مجهز، برگزار می شود.
سلف چیست؟
سلف یک جزء الکتریکی غیرفعال دو ترمینال است که انرژی را در یک میدان مغناطیسی ذخیره می کند. این میدان مغناطیسی به دلیل عبور جریان از آن ایجاد می شود. ابن قطعه اساساً از سیم پیچی تشکیل شده که یک هسته را احاطه کرده است. هر سیم پیچ در اصل یک سلف است. تغییر جریان از طریق سیم پیچ باعث ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف آن می شود. این میدان مغناطیسی، طبق قانون لنز، یک EMF را در سراسر سیم پیچ القا می کند که در جهت مخالف جریان ورودی است. بنابراین یک سلف با هرگونه تغییر در جریان تغذیه مخالف است.
اندوکتانس
اندوکتانس توانایی یا خاصیت سلف برای تولید نیروی الکتروموتور (EMF یا ولتاژ) به دلیل تغییر در جریان الکتریکی است.
اندوکتانس یک سلف به عوامل بسیاری بستگی دارد که در زیر به طور خلاصه مورد بحث قرار می گیرند. سلف ها معمولاً از 1μH تا 20H اندوکتانس دارند. نسبت ولتاژ به سرعت تغییر جریان از طریق سلف است.
L = V / (di/dt)
واحد اندوکتانس SI هنری است که به افتخار دانشمند آمریکایی جوزف هنری نامگذاری شده است. معادل آن Weber/Ampere است.
1 هنری مقدار اندوکتانس زمانی است که یک تغییر جریان 1 آمپر در ثانیه در یک سیم پیچ، EMF 1 ولت ایجاد می کند. با H نشان داده می شود.
اندوکتانس یک سلف به عوامل بسیاری بستگی دارد که در زیر به طور خلاصه مورد بحث قرار می گیرند. سلف ها معمولاً از 1µH تا 20H اندوکتانس دارند.
کار سلف چیست؟
طبق قانون الکترومغناطیس، قانون ارستد، هنگامی که یک جریان ثابت از یک هادی مستقیم عبور می کند، میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می کند. شدت میدان مغناطیسی به جریان تغذیه بستگی دارد. اگر جریان عبوری از هادی تغییر کند، میدان مغناطیسی حاصل نیز تغییر خواهد کرد. این میدان مغناطیسی تولید شده عمود بر هادی است.
انواع سلف بر اساس هسته آن ها
هسته سلف نقش مهمی در ویژگی های آن دارد. مواد و طراحی هسته، اندوکتانس، ظرفیت جریان و فرکانس کاری سلف را مشخص می کند.
انواع سلف بر اساس مواد هسته
برخی از انواع سلف ها که بر اساس مواد اصلی آنها طبقه بندی می شوند در زیر آورده شده است:
سلف هسته هوا
سلف های هسته هوا دارای هسته غیر مغناطیسی مانند پلاستیک، سرامیک یا هوا هستند که از نام واضح آن نشان داده شده است.
سلف هسته هوا از هر ماده غیر مغناطیسی به عنوان هسته برای کاهش تلفات هسته مانند جریان گردابی و تلفات سرگردان استفاده می کند، به خصوص زمانی که فرکانس کاری بسیار بالا است. اما استفاده از هسته غیر مغناطیسی باعث کاهش اندوکتانس آن نیز می شود.
آنها به دلیل تلفات کم در فرکانس های کاری بالا به طور گسترده در کاربردهای RF استفاده می شوند. اشکال اصلی سلف هسته هوا این است که لرزش مکانیکی می تواند بر اندوکتانس آن تأثیر بگذارد.
سلف فرومغناطیسی/هسته آهنی
این نوع سلف از هسته ای تشکیل شده است که از مواد فرومغناطیسی تشکیل شده است. آنها همچنین به عنوان سلف هسته آهن شناخته می شوند.
مواد فرومغناطیسی ماهیت مغناطیسی دارند و از هسته مغناطیسی آنها برای افزایش قابل توجه اندوکتانس سیم پیچ استفاده می شود. به دلیل این واقعیت است که مواد فرومغناطیسی دارای نفوذپذیری مغناطیسی بالایی هستند و میدان مغناطیسی سیم پیچ را افزایش می دهند.
با این حال، استفاده از هسته فرومغناطیسی به صورت تلفاتی به نام تلفات هسته دارای اشکالاتی است. تلفات هسته شامل تلفات جریان گردابی و افت هیسترزیس است.
طراحی و استفاده از انواع مواد فرومغناطیسی برای هسته سلف تاثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. به همین دلیل است که سلف های هسته فرومغناطیسی در انواع مختلفی طبقه بندی می شوند.
سلف هسته فریت
این نوع سلف ها از هسته فریت استفاده می کنند. فریت ماده ای با نفوذپذیری مغناطیسی بالا است که از مخلوط اکسید آهن (اکسید آهن، Fe2O3) و درصد کمی از فلزات دیگر مانند نیکل، روی، باریم و غیره ساخته می شود.
دو نوع فریت وجود دارد یعنی فریت های سخت و فریت های نرم.
فریت‌های سخت در آهن‌رباهای دائمی استفاده می‌شوند، زیرا به خوبی خاصیت مغناطیسی‌زدایی ندارند. به دلیل افت هیسترزیس زیاد آنها در سلف استفاده نمی شوند.
در حالی که مغناطش فریت های نرم به راحتی تغییر می کند و رسانای خوبی برای میدان مغناطیسی هستند. بنابراین آنها در ترانسفورماتور و سلف استفاده می شود.
هسته فریت دارای رسانایی الکتریکی بسیار کم است که جریان گردابی را در هسته کاهش می دهد و در نتیجه جریان گردابی بسیار کم در فرکانس بالا از دست می رود. از این رو می توان از آنها در کاربردهای فرکانس بالا استفاده کرد.
ماده فریت بسیار ارزان است زیرا تقریباً از زنگ آهن تشکیل شده است و در برابر خوردگی بسیار مقاوم است.
سلف های هسته پودر آهن
هسته این نوع سلف ها از مخلوطی از دانه های آهن با یک چسب آلی مانند رزین اپوکسی و غیره تشکیل شده است.
پوشش عایق اپوکسی روی ذرات آهن باعث کاهش تلفات جریان گردابی در هسته می شود. از آنجایی که اندازه ذرات تعیین کننده جریان گردابی در هسته است. اندازه ذرات کوچکتر، جریان گردابی القا شده کمتر است.
شکاف هوا بین ذرات هسته به طور مساوی توزیع شده است که باعث کاهش نفوذپذیری مغناطیسی هسته می شود. بنابراین جریان اشباع این هسته نسبتاً بسیار زیاد است.
اما همانطور که می دانیم هسته های آهنی در فرکانس بالا به شدت مستعد تلفات هسته هستند. بنابراین، آنها برای فرکانس زیر 100 کیلوهرتز استفاده می شوند. به دلیل جریان اشباع بالاتری که دارند، در کاربردهای توان بالا بیشتر در چوک هایی مانند چوک های ذخیره سازی، چوک های دیمر، چوک های فیلتر و غیره استفاده می شوند.
پودر آهن بسیار ارزان است که اگر اندازه آن مهم نباشد، چنین طراحی هسته را بسیار مقرون به صرفه می کند.
آموزشگاه فنی البرز مجری برگزاری دو دوره پرمتقاضی آموزش تعمیرات موبایل در کرج و آموزش تعمیرات لوازم خانگی در کرج می باشد. برای شرکت در این دوره ها می توانید با شماره 02632235357 تماس بگیرید.
سلف های هسته سرامیکی
سرامیک مانند هوا یک ماده غیر مغناطیسی است. از هسته های سرامیکی برای ایجاد شکلی برای سیم پیچ و ساختاری برای نشستن پایانه های آن استفاده می شود. از آنجایی که این ماده غیر مغناطیسی است، دارای نفوذپذیری مغناطیسی کم و اندوکتانس کم است. اما باعث کاهش تلفات اصلی می شود. این بیشتر در بسته بندی SMD موجود است و در برنامه هایی استفاده می شود که تلفات هسته کم، Q بالا و اندوکتانس کم مورد نیاز است.
سلف هسته فولادی چند لایه
در این نوع سلف ها، هسته لمینت می شود به این معنی که از دسته ای از ورقه های نازک تشکیل شده است که به صورت محکم روی هم قرار گرفته اند. ورق ها با عایق پوشانده شده اند تا مقاومت الکتریکی آن افزایش یابد و از جریان گردابی بین آنها جلوگیری شود. بنابراین تلفات جریان گردابی در سلف های هسته چند لایه به طور قابل توجهی کاهش می یابد. آنها در برنامه های کاربردی با قدرت بالا استفاده می شوند.
انواع سلف بر اساس طراحی هسته
هندسه هسته نیز در عملکرد سلف نقش دارد. برخی از این طرح ها در زیر آورده شده است:
سلف هسته حلقوی
همانطور که از نام آن پیداست این نوع سلف ها دارای یک هسته حلقوی هستند که یک هسته حلقوی یا دونات شکل است. هسته از مواد فرومغناطیسی ساخته شده است.
مزیت این هسته دایره ای این است که میدان مغناطیسی درون هسته قرار دارد و نشتی شار مغناطیسی بسیار کم وجود دارد. به دلیل شار نشتی کم، میدان مغناطیسی در هسته بیشتر است. این امر القایی سلف هسته حلقوی را افزایش می دهد و از سلف های میله ای یا میله ای شکل که دارای مواد مشابه هستند بیشتر است.
جنبه مهم دیگر هسته حلقوی این است که هسته تداخل الکترومغناطیسی (EMI) کمتری در مقایسه با سایر سلف ها منتشر می کند. به همین دلیل است که در طراحی دستگاه های فشرده که اجزای آن بسیار نزدیک به یکدیگر هستند، ترجیح داده می شوند.
آنها در منابع تغذیه، مدارهای کنترل، سیستم های ارتباطی و تجهیزات پزشکی و غیره استفاده می شوند.
سلف هسته درام/بوبین
این نوع سلف از یک هسته بوبین شکل ساخته شده است. این یک استوانه است که در هر انتها دو دیسک صاف قرار دارد. همچنین به عنوان سلف هسته درام نیز شناخته می شود.
سیم پیچ در اطراف سیلندر زخمی شده است. هسته بوبین یک مسیر مغناطیسی بسته ایجاد نمی کند، در عوض شار از طریق دیسک به شکاف هوا می رود و سپس از طریق دیسک دوم در انتهای دیگر وارد هسته می شود. این یک شکاف هوایی بزرگ برای میدان مغناطیسی خود فراهم می کند تا انرژی بیشتری ذخیره کند. و بنابراین جریان اشباع سلف را افزایش می دهد. این بدان معنی است که سلف می تواند جریان های پیک بالا را بدون اشباع اما به قیمت تابش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) تحمل کند.
دو نوع سلف هسته بوبین وجود دارد، یعنی محافظ و بدون محافظ.
سلف های هسته بوبین محافظ دارای یک لایه اضافی در بالای سیم پیچ هستند تا مسیر شار حاوی میدان مغناطیسی داخل هسته را تکمیل کنند. این نوع سلف ها دارای EMI کم به دلیل نشتی شار کم و اندوکتانس بالا به دلیل افزایش نفوذپذیری مغناطیسی هستند اما به قیمت جریان اشباع پایین در مقایسه با سلف هسته بدون محافظ.
سلف هسته بوبین بدون محافظ در بالا مورد بحث قرار گرفته است که فاقد مسیر شار بسته است و جریان اشباع بالایی دارد که به قیمت اندوکتانس و EMI کم است.
سلف های هسته بدون محافظ مقرون به صرفه هستند. آنها در برنامه های تبدیل توان که جریان اوج زیاد است استفاده می شوند. آنها در بسته بندی های محوری، شعاعی و SMD موجود هستند.
انواع سلف بر اساس کاربرد آنها
سلف ها برای کاربردهای مختلف طراحی شده اند. طراحی آنها از برنامه ای به برنامه دیگر متفاوت است که برخی از این سلف ها بر اساس کاربرد آن در زیر آورده شده است.
سلف چند لایه
همانطور که از نام آن پیداست، این سلف ها دارای چندین لایه سیم هستند که روی هم زخمی شده اند. چنین سلف ها به دلیل افزایش تعداد چرخش سیم پیچ، اندوکتانس زیادی دارند.
سلف های چند لایه در بسته بندی SMD (دستگاه های نصب سطحی) موجود هستند.
القاگرهای چندلایه SMD دارای چندین لایه از آثار رسانا بر روی یکدیگر هستند که توسط یک ماده فریت از هم جدا شده اند. این آثار به عنوان سیم پیچ یک سلف عمل می کنند. با این حال، به دلیل افزایش تعداد دور سیم پیچ، ظرفیت انگلی نیز افزایش می یابد. این باعث کاهش ضریب Q سلف می شود که می تواند با استفاده از مواد دی الکتریک سرامیکی بهبود یابد زیرا هسته های فریت در فرکانس بسیار بالا تلفات دارند.
آنها به دلیل طراحی فشرده SMD در دستگاه های ارتباطی سیار استفاده می شوند.
سلف لایه نازک
این نوع سلف بر روی بستری از فریت نازک یا مواد مغناطیسی طراحی شده است. یک اثر مارپیچ شکل رسانا از مس در بالای بستر قرار می گیرد. طراحی باعث پایداری و مقاومت در برابر لرزش می شود.
به دلیل دقت بالا، کارایی و اندازه جمع و جور، در دستگاه های ارتباطی سیار، شبکه های بی سیم و منابع تغذیه و غیره استفاده می شود.
سلف قالبی
این نوع سلف مانند مقاومت ها با عایق هایی مانند پلاستیک قالبی یا سرامیک پوشش داده می شود.
هسته از فریت یا مواد فنلی ساخته شده است. سیم پیچ می تواند در طرح های مختلف باشد و در اشکال مختلف مانند محوری، استوانه ای و میله ای موجود است. آنها در SMD و THT نیز موجود هستند. اندازه کوچک و وزن سبک آنها به آنها اجازه می دهد تا در PCB (بردهای مدار چاپی)، دستگاه های تلفن همراه و رایانه و غیره استفاده شوند.
سلف جفت شده
سلف های زوج از دو سیم پیچ در اطراف یک هسته مشترک ساخته شده اند.
تغییر شار مغناطیسی ناشی از سیم پیچ اول باعث القای emf در سیم پیچ دوم می شود. این پدیده به عنوان اندوکتانس متقابل شناخته می شود. این هر دو سیم پیچ از نظر الکتریکی ایزوله هستند. بنابراین سلف جفت شده جداسازی الکتریکی بین دو مدار را فراهم می کند. ترانسفورماتور یک سلف جفت شده است.
آنها بسته به سیم پیچی خود کاربردهای متعددی دارند. سلف های نسبت سیم پیچ 1:1 بیشتر برای جداسازی الکتریکی یا افزایش اندوکتانس سری استفاده می شوند. نسبت سیم پیچ 1: سلف های جفت شده N (که می توانند ولتاژ را افزایش یا کاهش دهند) در مدارهای تبدیل انرژی دیگر مانند flyback، SEPIC، ZETA و غیره استفاده می شوند.
سلف قدرت
این سلف ها به طور خاص برای مقاومت در برابر جریان بالا بدون رسیدن به ناحیه اشباع مغناطیسی طراحی شده اند. برای افزایش درجه جریان اشباع، میدان مغناطیسی سلف افزایش می یابد که باعث ایجاد EMI (تداخل الکترومغناطیسی) می شود. برای کاهش EMI، بیشتر سلف های قدرت با محافظ مناسب استفاده می شود. آنها از چند آمپر تا چند صد آمپر در هر دو بسته بندی SMD و سوراخ در دسترس هستند.
نقش سلف ها (کویل ها)
به صورت عمومی سه نقش برای القاگرها ( سلف ها ) تعریف شده است. در این بخش قصد داریم در توضیحاتی جداگانه، این کاربرد یا نقش رو برایتان بازگو کنیم:
کاربرد سلف در مدارهای قدرت
نقش سلف در مدارهای فرکانس بالا
کاربرد سلف در ترانسفورماتور قدرت
چوک یا خفه کن چیست؟
از دیگر دوره های در حال برگزاری در آموزشگاه فنی البرز می توان به آموزش تعمیرات پکیج در کرج ، آموزش لوله کشی ساختمان در کرج ، آموزش تعمیرات یخچال در کرج و … اشاره نمود. این دوره های به صورت فنی و عملی برگزار می شود و در پایان دوره کارآموزان قادر به شرکت در آزمون فنی و حرفه ای هستند.
