工業(yè)設(shè)備變壓器鐵芯應(yīng)用與種類

變壓器鐵芯是變壓器的主要部件之一，由磁性材料制成，可有效傳輸磁通量（磁流）。

變壓器是一種升高或降低電壓的裝置，而鐵芯是根據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)高效能量傳輸?shù)谋匦柙O(shè)備。

變壓器由線圈（繞組）和鐵芯組成。當(dāng)電流流過(guò)初級(jí)繞組時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁通，該磁通會(huì)通過(guò)鐵芯在次級(jí)繞組中感應(yīng)出來(lái)。鐵芯的作用是使磁通平穩(wěn)流動(dòng)。由于鐵芯具有較高的磁導(dǎo)率，因此可以傳輸磁通而不會(huì)使其逸出，從而最大限度地減少功率損耗。

變壓器鐵芯應(yīng)用

變壓器鐵芯在變壓器的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。主要應(yīng)用如下：

1.輸配電網(wǎng)絡(luò)

發(fā)電廠產(chǎn)生的電以高壓傳輸，但家庭和辦公室使用時(shí)必須降壓。變壓器鐵芯可在電網(wǎng)內(nèi)高效轉(zhuǎn)換電壓，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

2.家用電器

許多電器，例如微波爐、空調(diào)和冰箱，都包含小型變壓器，變壓器內(nèi)有鐵芯，可將電流轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷簛?lái)操作電器。

3.工業(yè)設(shè)備

變壓器在工廠中用于為大型電機(jī)和機(jī)械供電。由于要求高輸出和高效率，工業(yè)變壓器的質(zhì)量取決于其鐵芯的性能。

4.電子電路電源

電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)需要電源電路來(lái)獲得穩(wěn)定的電壓。變壓器磁芯也用于開(kāi)關(guān)電源和AC適配器。

變壓器鐵芯的原理

變壓器鐵芯的工作原理是電磁感應(yīng)，該原理基于英國(guó)物理學(xué)家邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)的定律。

電磁感應(yīng)的基本原理

1. 交流電流在初級(jí)側(cè)流動(dòng)

當(dāng)交流電流流過(guò)變壓器的初級(jí)繞組時(shí)，在其周圍會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。

2.磁通通過(guò)鐵芯傳輸?shù)蕉蝹?cè)

由于鐵芯具有較高的磁導(dǎo)率，磁通量有效地穿過(guò)鐵芯并到達(dá)次級(jí)繞組。

3. 次級(jí)側(cè)產(chǎn)生電壓

當(dāng)磁通通過(guò)次級(jí)繞組時(shí)，根據(jù)法拉第定律，在次級(jí)繞組中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓由初級(jí)繞組的匝數(shù)與次級(jí)繞組的匝數(shù)之比決定。

鐵芯有效地傳輸磁通量，從而實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，同時(shí) 大程度地減少能量損失。

減少鐵損

變壓器鐵芯會(huì)發(fā)生能量損失，稱為“鐵損”，其中包括磁滯損耗和渦流損耗。

• 磁滯損耗

當(dāng)反復(fù)充磁和消磁時(shí)，由于鐵芯材料的磁性，會(huì)消耗能量。

•渦流損耗

當(dāng)交流磁通在鐵芯內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而引起熱損失。

為了減少鐵損，鐵芯采用層疊薄電磁鋼板進(jìn)行絕緣，以抑制渦流的產(chǎn)生。

變壓器鐵芯的種類

變壓器鐵芯根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)分為多種類型。根據(jù)結(jié)構(gòu)，有“帶狀鐵芯”、“沖孔鐵芯”和“卷繞鐵芯”等類型。

1.矩形鐵芯

矩形鐵心是將薄電磁鋼板切割成特定形狀，然后疊成矩形而制成的鐵心。它主要用于大容量變壓器，通過(guò)疊壓絕緣鋼板來(lái)降低鐵損，從而 減少渦流的產(chǎn)生。它適用于相對(duì)大型的變壓器，通過(guò)疊壓矩形鋼板，可以有效地傳導(dǎo)磁通。其制造成本相對(duì)較低。

2. 沖壓芯

沖壓鐵芯是利用壓力機(jī)將電磁鋼板沖壓成特定形狀而制成的。主要用于小型變壓器和電力變壓器。由于鐵芯形狀均勻，因此精度高且易于制造。沖壓鐵芯適用于小型變壓器和電子設(shè)備用變壓器，并且可以通過(guò)沖壓加工進(jìn)行量產(chǎn)。

3.卷鐵芯

卷繞鐵心是將薄電磁鋼帶卷繞成線圈而形成的鐵心。將整個(gè)鐵心用合成樹(shù)脂粘合后，將其切成兩部分，然后插入繞組，施加壓力，形成對(duì)接接頭。對(duì)接接頭可以使磁通順暢地流動(dòng)，從而減少鐵損。

除按結(jié)構(gòu)分類外，還可以按鐵心的形狀來(lái)分類，英文稱為鐵芯。

4.斜角芯

這是疊片鐵芯變壓器中的一種鐵芯結(jié)構(gòu)，其中鐵芯以一定角度連接，以減少拐角處的損耗。它也被稱為框架鐵芯，因?yàn)樗愃朴谙嗫颉?/span>

＜斜角鐵心的特點(diǎn)＞
可有效活用方向性電磁鋼板的特性。
具有降低空載損耗的效果。主要用于大型變壓器（2000KVA以上）。

鐵芯用于插入電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備的線圈中，以增強(qiáng)磁力。鐵芯中產(chǎn)生的損耗（鐵損）會(huì)導(dǎo)致電力浪費(fèi)、振動(dòng)和發(fā)熱，因此損耗值越小，性能和效率就越高。

5. Unicore鐵芯

通常，變壓器鐵芯（EI型鐵芯、矩形鐵芯等）是將沖壓成EI型的鐵芯或切割成規(guī)定長(zhǎng)度的電磁鋼板層疊組合而成。而Unicore則是將電磁鋼板切割成規(guī)定長(zhǎng)度，以規(guī)定角度彎曲后，垂直卷繞而成。接頭將每張鋼板的位置分開(kāi)。Unicore可用作單相變壓器、三相變壓器等的鐵芯。

采用取向性電磁鋼板（t0.18-0.35mm），具有優(yōu)異的鐵損和磁通密度。
“高效率”“低鐵損率”

1.環(huán)形磁芯（環(huán)狀磁芯）

環(huán)形磁芯是一種圓環(huán)狀的鐵芯。由于磁場(chǎng)沿圓周方向產(chǎn)生，因此環(huán)形磁芯是理想的形狀。然而，自動(dòng)繞線比較困難，通常需要手動(dòng)繞線。

2. EE核心，EI核心

鐵芯部分的形狀像字母E和I，兩個(gè)部分組合起來(lái)，起到一個(gè)鐵芯的作用。缺點(diǎn)是兩個(gè)鐵芯之間有間隙，造成漏磁。

3. EER核心

EER磁芯是EE磁芯的改進(jìn)型，中心支柱由方形支柱改為圓柱形支柱。其優(yōu)點(diǎn)是比EE磁芯或EI磁芯更容易繞制較粗的導(dǎo)線，導(dǎo)線的附著力也得到改善。

4.PQ核心

PQ 磁芯是對(duì) EER 磁芯的進(jìn)一步改進(jìn)，其中心柱保持圓柱形，而兩側(cè)柱的橫截面積更寬。這是一種相對(duì)流行的形狀。