در حالت عادی،از یک سیم اگر جریان الکترونیکی عبود کند،باعث به وجود امدن میدان های مغناطیسی در اطراف خود میشود.حال،اگر این سیم را به دور خود بپیچیم،میادین مغناطیسی با یکدیگر جمع شده و قوی تر میشوند.هرچه این میادین قوی تر شوند،یعنی سلف قوی تری در اختیار داریم،و عدد اندوکتانس سلف (ضریب خودالقایی سلف) بیش تر خواهد بود،و در نتیجه انرژی بیش تری داخل سلف ذخیره میشود.
مقدار اندوکتانس سلف بر حسب کمیت های فیزیکی،با این فرمول به دست می آید:
L=uAn2/La
که در این فرمول،L برابر با مقدار اندوکتانس بر حسب هانری،Uضریب نفوظ هسته،A برابر با مساحت داخلی هسته،Nبرابر با تعداد دور سیم پیچ و LAطول بوبین بر حسب متر است.
ضریب نفوظ هسته،بستگی به جنس هسته دارد.هرچه این ضریب بیش تر باشد،ظرفیت سلف نیز بیش تر خواهد شد.موادی که ضریب نفوظ مغناطیسی بالایی داشته باشند،مقاومت کمتری در برابر میادین مغناطیسی از خود نشان داده،و با منظم کردن مولکول هایشان در جهت میدان مغناطیسی،به عبور راحت تر این میادین از خودشان کمک میکنند(خصوصیت پارامغناطیس).مواد فریتی،ضریب نفوظ بسیار بالایی دارند ،و این مزین انها را برای ساختن منابع تغذیه سوییچینگ،بسیار ایده آل میکند،اما غیر خطی بودن پاسخ فرکانسی و .... در این مواد،کاربرد انها را محدود میکند،مثلا در فیلتر های بلندگو ها،اصلا از این مواد استفاده نمیشود.حتی از اهن سیلیس دار که در ترانس ها استفاده میشود نیز به ندرت استفاده میشود(نهایتا برای ترانس مچینگ)و فیلتر های بلندگو ها را در هسته ی هوایی میپیچند.
در کل،چهار نوع هسته متداول ترین هسته های سلف را تشکیل میدهند،1-هوا2-هسته پودر اهن3-هسته فریت4-هسته سیلیکون استیل.
1-هسته های سیلیکون استیل:این هسته ها،که از انها در ساخت ورقه های ترانسفورماتور ها،و موتور های الکتریکی استفاده میکنند،بسیار ارزان و فراوان هستند.و مقاومت مغناطیسی کمی دارند.این هسته ها،زود اشباع میشوند ،و همچنین اگر یکپارچه ساخته شوند باعث به وجود امدن جریان گردابی خواهند شد.یعنی با تغییر میدان مغناطیسی در اطرافشان،الکترون های داخل هسته شروع به گردش کرده و با گردش انها،هم با تغییر میدان مغناطیسی و هم با تغییر جریان الکتریکی سیم پیچ،مخالفت میکنند.برای همین هسته هایی که با ورق های سیلیس ساخته میشوند لایه لایه هستند.اینکار باعث کاهش جریان گردابی میشود.جریان های گردابی باعث گرم شدن این هسته ها نیز میگردند.برای جلوگیری از به وجود امدن جریان های گردابی دوباره در این لایه ها به علت تماس با هم،روی این لایه ها عایقی با جنس های مختلف بسته به شرایط کاری وجود دارد تا این صفحات عایق باشند.(معمولا عایقی از جنس لمینت ها)
هسته های پودر اهن:در این هسته ها،برای کوچک تر شدن هسته،پودر اهن را با نوع خاصی از پلاستیک ترکیب میکنند،و این ترکیب،باعث افزایش مقاومت الکتریکی هسته شده و از ایجاد جریان های گردابی جلوگیری میکند.برای همین،هسته به صورت یکپارچه ساخته میشود و با هسته ی کوچک تر،میتوان سلف بزرگ تری ساخت.هسته های پودر اهن معمولا به درد فرکانس های تا 1 مگا هرتز میخورند و برای فرکانس های بالا تر باید به سراغ هسته های فریت رفت.هسته های پودر اهن به سختی اشباع میشوند،و ظرفیت بالایی دارند اما تنها مشکلشان کار در فرکانس های پایین است.
هسته های فریت:در این هسته ها،از اهن اکسید شده،با سرامیک های عایق از نظر الکتریکی اما مقاومت پایین تر از نظر مغناطیسی،ترکیب میشود.در نتیجه،یک ماده ی بسیار عالی برای ساختن سلف،درست میشود که هم عایق الکتریکی بسیار بالایی دارد و تقریبا به طور کامل و با درصد خطای بسیار کم،جریان های گردابی را حذف کرده و ضریب مغناطیسی بسیار بالایی دارد.عدم وجود جریان های گردابی،فریت ها را دیگر برای ساختن سلف های سوییچینگ،مدارات رادیویی و ... ایده ال میکند.اما فریت ها دو ضعف غیر قابل چشم پوشی دارند،1:پاسخ خطی ندارند،یعنی ممکن است با تغییر فرکانس،ظرفیت سلف نیز تغییر کند که برای مداراتی که گسترده تغییر فرکانس بالایی داند مناسب نیست.2:زود اشباع میشوند،و در صورت کشیدن توان بیش تر از ظرفیتشان،داغ شده،و یا باعث اسیب رساندن به مدارات قبل یا بعد خود میشود.
بهترین هسته برای پیچیدن سلف،هسته ی هوا است،زیرا خطی ترین پاسخ را در بین تمامی هسته های دیگر دارد اما تنها ضعفش،کم بودن ظریب هسته اش است.در کراس اوور ها معمولا از سلف های هسته هوا استفاده میکنند.اگر یک باند پسیو را باز کنید یا به کراس اوور کنوود 718 نگاهی بیندازید،متوجه هوایی بودن هسته ی کراس اور ها خواهید شد.
محاسبات کاربردی سلف ها:
از نظر مقدار ظرفیت،سلف،برعکس خازن و شبیه به مقاومت است.ینی اگر چند سلف را با هم سری کنیم،اندوکتانس کل برابر خواهد بود یا جمع تک تک اندوکتانس ها.یعنی:
x=x1+x2........x∞
در سلف های موازی،اندوکتانس کل،برابر است با جمع معکوس مقدار ظرفیت تمامی سلف ها،یعنی:
1/x=1/x1+1/x2.......1/x∞
سلف ها،در جریان dc،همانند سیم اتصال کوتاه عمل میکنند،و فقط مقاومت اهمی کمی دارند که در برخی از موارد قابل صرف نظر کردن است(به خصوص اگر سیم پیچ کلفت یا طولش کم باشد).اما در جریان ac سلف از خود مقاومت نشان میدهد.زیرا با تغییر جریان،میادین مغناطیسی که دور سلف به وجود امده اند،در لحظه ی عوض شدن پلاریته،به ارامی شروع به تغییر میکنند،و باعث القای ولتاژی خلاف جهت ولتاژ دوسر خود میشوند.مقدار این مقاومت،بستگی به دو عامل فرکانس و مقدار اندوکتانس سلف دارد.یعنی:
XL=2πFL
که در این رابطه،Fبرابر با مقدار فرکانس،Lبرابر با مقدار اندوکتانس سلف بر حسب هانری،و2πبرابر با 6.28 است.
اگر با ولت متر ولتاژ دوسر سلف و با امپر متر جریان سلف را اندازه بگیریم ،مقاومت سلف به دست خواهد امد:
XL=V/I
سلف همانند خازن،منحنی شارژ و دشارژ دارد.اگر سلفی را به همراه یک مقاومت(که میتواند مقاومت سیم پیچ خود سلف در صورت زیاد بودن باشد)را به یک منبع متصل کنیم،مدت زمانی طول میکشد تا شارژ شود.و اگر منبع را از سلف قطع کنیم،به اندازه ی همان مدت زمان شارژ شدنش،طول میکشد تا دشارژ شود.اگر مدت زمان شارژ شدن سلف را به 5 قسمت تقسیم کنیم،در لحظه ی اول،سلف به میزان 63.2 شارژ شده است،و جریان به میزان 63.2 درصد حد نهایی خود خواهد بود.و ولتاژ دو سرش کم میشود،به طوری که ولتاژ سلف در این لحظه از 100به 37 درصد خود رسیده و در حال کاهش است.افزایش جریان و کاهش ولتاژ تا لحظه ی پنجم رفته رفته ادامه خواهد داشت تا اینکه سلف به طور کامل شارژ شود.مدت زمان اولیه شارژ سلف برابر خواهد بود با:
t=L/R
دشارژ شدن سلف،بلافاصله بعد از قطع جریان از سلف و یا تعویض پلاریته صورت میگیرد.منحنی دشارژ سلف همانند منحنی دشارژ خازن است.اما برعکس خازن،در صورت قطع شدن جریان،انرژی را در خود نگه نمیدارد.
انرژی ای که در سلف در زمان شارژ کامل ذخیره میشود،از طریق این فرمول به دست میاید:
ES=1/2LI2
که در این رابطه Eبرابر با انرژی ذخیره شده،Lبرابر با مقدار ظرفیت سلف،و I برابر است با جریانی که از سلف در حال گذر است.
از سلف ها،برای فیلتر های ساب ووفر ها استفاده میشود.چون فرکانس های بالا را قطع کرده و مانع عبور این فرکانس ها میشوند.البته سلف اگر به صورت سری بسته شود،مانع فرکانس های بالا میشود،و از سلف موازی در تیوتر ها استفاده میشود زیرا سلف موازی باعث حذف فرکانس های پایین میشود.
انواع استابیلایزر
