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用硅钢片做变压器铁芯的作用

发布时间:2020/08/19 电力百科 标签:变压器铁芯硅钢片浏览次数:81

在许多电磁设备中常常有大块的金属存在(如发电机和变压器中的铁芯),当这些金属块处在变化的磁场中或相对于磁场运动时,在它们的内部也会产生感应电流。例如,在图1的圆柱形的铁芯上绕有线圈,当线圈中通以交变电流时,铁芯就处在交变磁场中。铁芯可看作是由一系列半径逐渐变化的圆柱状薄壳组成,每层薄壳自成一个闭合回路。在交变磁场中,通过这些薄壳的磁通量都在不断地变化,所以沿着一层层的壳壁产生了感应电流。

从铁芯的上端俯视,电流的流线呈闭合的涡旋状,因而这种感应电流叫做涡电流,简称为涡流。由于大块金属的电阻很小,因此涡流可达到很大的强度。  强大的涡流在金属内流动时会释放出大量的焦耳热,工业上就利用这种热效应制成高频感应电炉来冶炼金属。涡流所产生的热在某些问题中非常有害。在电机和变压器中,为了增大磁感应强度,都采用了铁芯,当电机或变压器的线圈中通过交变电流时,铁芯中将产生很大的涡流,不仅损耗了大量的能量(铁芯的又叫做涡损),甚至还可能烧毁这些设备。

为了减小涡流及其损失,通常采用叠合起来的硅钢片代替整块铁芯,并使硅钢片平面与磁感应线平行。我们以变压器的铁芯为例来说明。图2a所示为变压器,图2b为它中间的矩形铁芯,铁芯的两边绕有多匝的原线圈(或称初级绕组)A1和副线圈(或称次级绕组)A2,电流通过线圈所产生的磁感应线主要集中在铁芯中。磁通量的变化除了在原、副线圈内产生感应电动势之外,也将在铁芯的每个横截面(例如 截面)内产生循环的涡电流。

若铁芯是整块的,如图2c所示,对于涡流来说电阻很小,因涡流而损耗的焦耳热就很大;若铁芯用硅钢片制作,并且硅钢片平面与磁感应线平行,如图2d,一方面由于硅钢片本身的电阻率较大,另一方面各片之间涂有绝缘漆或附有天然的绝缘氧化层,把涡流限制在各薄片内,使涡流大为减小,从而减少了电能的损耗。