常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。硅钢是一种含硅(硅也称矽)的钢,其含硅量在0.8~4.8%。由硅钢做变压器的铁芯,是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质,在通电线圈中,它可以产生较大的磁感应强度,从而可以使变压器的体积缩小。铁芯中产生的感应电流,在垂直于磁通方向的平面内环流着,所以叫涡流。

什么是铁芯变压器

 

什么是铁芯变压器

 

铁芯变压器的原理

铁芯变压器的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗,铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系,线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。实际的变压器是很复杂的,不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁心发热)和漏磁(经空气闭合的磁感应线)等,为了简化讨论这里只介绍理想变压器。理想变压器成立的条件是:忽略漏磁通,忽略原、副线圈的电阻,忽略铁心的损耗,忽略空载电流(副线圈开路原线圈线圈中的电流)。例如电力变压器在满载运行时(副线圈输出额定功率)即接近理想变压器情况。

 

变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为 e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中 N1、N2 为原、副线圈的匝数。由图可知 U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标 1 表示,副线圈物理量用下角标 2 表示),其复有效值为 U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令 k=N1/N2,称变压器的变比。由上式可得 U1/ U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。

 

进而得出:

 

U1/U2=N1/N2

 

在空载电流可以忽略的情况下,有 I1/ I2=-N2/N1,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。

 

进而可得

 

I1/ I2=N2/N1

 

理想变压器原、副线圈的功率相等 P1=P2。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗,其效率为η=P2/P1。电力变压器的效率很高,可达 90%以上。

 

铁芯变压器的作用

铁芯变压器的作用如下

实际的变压器总是在交流状态下工作,功率损耗不仅在线圈的电阻上 . 也产生在交变电流磁化下的铁芯中。通常把铁芯中的功率损耗叫“铁损”. 铁损由两个原因造成,一个是 “碰滞损耗”,一个是“涡流损耗”。

 

磁滞损耗是铁芯在磁化过程中,由于存在磁滞现象而产生的铁损,这种损耗的大小与材料的磁滞回线所包围的面积大小成正比。硅钢的磁滞回线狭小,用它做变压器的铁芯磁滞损耗较小,可使其发热程度大大减小。

 

既然硅钢有上述优点,为什么不用整块的硅钢做铁芯,还要把它加工成片状呢?

 

这是因为片状铁芯可以减小另外一种铁损一一涡流损耗” 。变压器工作时,线圈中有交变电流,它产生的磁通当然是交变的。这个变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感中电流,在重直于磁通方向的平面内环流着,所以周满流。润流根托同样使铁芯发换。为了政小河流报耗,变压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成,使测流在快长后的回路中。