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变压器为什么用硅钢片做铁芯?
常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。硅钢是一
种合硅(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。
我们知道,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 “磁滞损耗 ”,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 ──“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
产生的感应电流,在垂直于磁通方向的平面内环流着,所以
叫涡流。涡流损耗同样使铁芯发热。为了减小涡流损耗,变
压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成,使涡流在狭长形的回
路中,通过较小的截面,以增大涡流通路上的电阻;同时,
硅钢中的硅使材料的电阻率增大,也起到减小涡流的作用。
用做变压器的铁芯,一般选用 0 .35mm 厚的冷轧硅钢
片,按所需铁芯的尺寸,将它裁成长形片,然后交叠成 “日”
字形或 “口”字形。从道理上讲,若为减小涡流,硅钢片厚度
越薄,拼接的片条越狭窄,效果越好。这不但减小了涡流损
耗,降低了温升,还能节省硅钢片的用料。但实际上制作硅
钢片铁芯时。并不单从上述的一面有利因素出发,因为那样
制作铁芯,要大大增加工时,还减小了铁芯的有效截面。所
以,用硅钢片制作变压器铁芯时,要从具体情况出发,权衡
利弊,选择较佳尺寸。
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