انواع ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک (1)

وضعیت تحقیق نظری و کاربرد مبدل دیسک سرامیکی پیزو به طور جامع مورد بحث و بررسی قرار گرفته و مشکلات موجود مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع جدیدی از دستگاه الکترونیکی حالت جامد است. دارای مزایای ساختار و فرآیند ساده، اندازه کوچک، وزن سبک، بدون سر و صدای الکترومغناطیسی، بدون سیم پیچ الکترومغناطیسی، غیر قابل احتراق، یکپارچگی خوب و هزینه تولید در مقیاس بزرگ می تواند تا حد زیادی کاهش یابد. این به طور گسترده ای در لوله کاتد سرد، لوله لامپ نئون، لوله لیزر و لوله اشعه ایکس، پاشش الکترواستاتیک ولتاژ بالا، گلدهی الکترواستاتیک ولتاژ بالا و لوله نمایش رادار در کریستال مایع استفاده می شود. در حال حاضر روش سنتی افزایش یا کاهش ولتاژ متناوب استفاده از ترانسفورماتور الکترومغناطیسی است. این عمدتا از هسته آهنی و سیم پیچ هایی در اطراف هسته آهنی تشکیل شده است. سیم پیچ های ثانویه از طریق هسته های مغناطیسی به جفت الکترومغناطیسی می رسند. در برخی از کاربردهای الکترونیکی قدرت و توان بالا، ترانسفورماتورهای بزرگ الکترومغناطیسی بسیار موثر هستند. با این حال، با پیشرفت علم و فناوری و کوچک شدن وسایل الکترونیکی، بسیاری از کاربردها در صنعت الکترونیک نیاز به قطعات با راندمان بالا با اندازه کوچک دارند، بنابراین برای ترانسفورماتورهای کوچک و با راندمان بالا. با این حال، به دلایل ذاتی آن (مانند از دست دادن اثر پوستی هادی ها، افت هدایت سیم های نازک و افت شل شدن مواد مغناطیسی به سرعت با کاهش اندازه ترانسفورماتور افزایش می یابد)، دستیابی به راندمان بالا و کوچک سازی برای ترانسفورماتورهای الکترومغناطیسی موجود دشوار است. در حال حاضر ترانسفورماتورهای الکترومغناطیسی به مدار تبدیل شده اند. بزرگترین دستگاه الکترونیکی موجود در کشتی یکی از بزرگترین موانع کوچک سازی وسایل الکترونیکی است. علاوه بر این، نشت مغناطیسی ذاتی و تشعشعات الکترومغناطیسی ترانسفورماتور الکترومغناطیسی باعث آلودگی محیط زیست می شود که برای کاربرد صنعتی مناسب نیست. به منظور غلبه بر این مشکل و تحقق کوچک سازی وسایل الکترونیکی، ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک پیشنهاد شده است. ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک اساساً از دو تشدید کننده سرامیکی پیزوالکتریک (یا مبدل های سرامیکی پیزوالکتریک و محرک های سرامیکی پیزوالکتریک) تشکیل شده است که قطعات مکانیکی آنها کوپل شده و قطعات مدار یکدیگر عایق شده اند. این یک نوع جدید مبدل ولتاژ یا جریان است. اصل کار آن با ترانسفورماتورهای الکترومغناطیسی سنتی متفاوت است. در ترانسفورماتور سرامیکی، جفت شدن بین اولیه و ثانویه با اثر الکترومغناطیسی سنتی انجام نمی شود، بلکه توسط جفت مکانیکی و اثر پیزوالکتریک مواد پیزوالکتریک انجام می شود.

توسعه ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک ارتباط نزدیکی با توسعه دارد
کریستالی سرامیکی پیزو مواد در مراحل اولیه توسعه ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک، به دلیل اینکه فناوری تحقیق و تولید مواد سرامیکی پیزوالکتریک به اندازه کافی پیشرفته نیست، عملکرد آن نیز به شدت تحت تأثیر قرار گرفته است. تکنولوژی ساخت سرامیک های پیزوالکتریک در مرحله اولیه است و عملکرد مواد ضعیف است. ثانیا، اصل کار ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک مبتنی بر اثر پیزوالکتریک و جفت ارتعاش مکانیکی دستگاه های سرامیکی پیزوالکتریک است. برای دستیابی به ولتاژ و بهره جریان بیشتر ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک، ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک باید در حالت رزونانس مکانیکی باشد، اما در آن زمان، در حالت تشدید مکانیکی قرار دارد. نظریه تحقیق در مورد حالت ارتعاش تشدید کننده سرامیکی پیزوالکتریک هنوز بالغ نشده است. ثالثاً، تحقیقات مدار محرکه ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک هنوز در مرحله اولیه است. بسیاری از مشکلات (مانند ردیابی فرکانس و پایداری ولتاژ خروجی ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک) در آن زمان به طور کامل حل نشد که منجر به ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک شد. ناپایداری انرژی و کاربرد آن محدود است. طبقه بندی ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک عمدتاً بر اساس حالت کار ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک است. در حال حاضر سه نوع اصلی از ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک وجود دارد که عبارتند از ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک با حالت ارتعاش تلسکوپی طول (همچنین به عنوان ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک نوع روزن شناخته می شوند)، ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک با حالت ارتعاش تلسکوپی ضخامت و جهت شعاعی. ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک حالت ویبره.

ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع روزن

 ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع Rosen، ترانسفورماتور پیزوالکتریک سرامیکی پیزوالکتریک حالت ارتعاش تلسکوپی از یک نوار نازک سرامیکی پیزوالکتریک تشکیل شده است که حالت ارتعاش عرضی را ایجاد می کند و یک نوار نازک سرامیکی پیزوالکتریک که حالت ارتعاش طولی را ایجاد می کند. هنگامی که یک ولتاژ متناوب با یک فرکانس و یک محدوده معین به انتهای اولیه ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک اضافه می شود، به دلیل اثر پیزوالکتریک معکوس مواد سرامیکی پیزوالکتریک، ارتعاش کششی طولی در انتهای ورودی ماده سرامیکی پیزوالکتریک، یعنی نوار نازک پیزوالکتریک با ضخامت پیزوالکتریک، رخ می دهد. جهت ارتعاش عمود بر جهت پلاریزاسیون و متعلق به ارتعاش اثر عرضی است. هنگامی که فرکانس به فرکانس تشدید نوسانگر نزدیک می شود، دامنه جابجایی بزرگترین است. ارتعاش اولیه ترانسفورماتور به ثانویه ترانسفورماتور منتقل می شود. با کمک اثر پیزوالکتریک مثبت مواد سرامیکی پیزوالکتریک، یک ولتاژ متناوب در دو سر ترانسفورماتور ایجاد می شود. مقدار ولتاژ متناوب به اندازه هندسی و حالت ارتعاش هر قسمت از ترانسفورماتور پیزوالکتریک بستگی دارد. علاوه بر این، مشاهده می شود که در قسمت خروجی ثانویه ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع روزن، جهت پلاریزاسیون نوسانگر پیزوالکتریک با جهت ارتعاش آن مطابقت دارد، بنابراین یک حالت ارتعاش طولی، یعنی حالت ارتعاش سختی است. به طور کلی، طول طولی ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع روزن بسیار بیشتر از ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع روزن است. ولتاژ خروجی ترانسفورماتور پیزوالکتریک نوع روزن به دلیل بهره ولتاژ بالای ذاتی آن بسیار بزرگتر از ولتاژ ورودی است. ترانسفورماتور پیزوالکتریک نوع روزن اغلب ترانسفورماتور پیزوالکتریک ولتاژ بالا نامیده می شود. علاوه بر این، ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع روزن متعلق به ترانسفورماتور نوع مقاومت بالا می باشد. یکی از کاربردهای ترانسفورماتور سرامیکی پیزوالکتریک نوع روزن، هدایت لامپ های فشار قوی مانند لامپ های فلورسنت کاتد سرد برای ترانسفورماتورهای سرامیکی پیزوالکتریک پیزوالکتریک ال سی دی، حالت ارتعاشی است.