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变压器铁芯是什么?

更新时间:2025-07-09      浏览次数:33

变压器铁芯是变压器的主要部件之一,由磁性材料制成,可有效传输磁通量(磁流)。

变压器是一种升高或降低电压的装置,而铁芯是根据电磁感应原理实现高效能量传输的必需设备。

变压器由线圈(绕组)和铁芯组成。当电流流过初级绕组时,会产生磁通,该磁通会通过铁芯在次级绕组中感应出来。铁芯的作用是使磁通流动更加顺畅。铁芯具有较高的磁导率,因此可以传输磁通而不会使其逸出,从而最大限度地减少功率损耗。

变压器铁芯的应用

变压器铁芯在变压器的各个应用领域中起着至关重要的作用。主要应用如下:

1.输配电网络

发电厂产生的电以高压传输,但家庭和办公室使用时必须降压。变压器铁芯可在电网内高效转换电压,从而实现稳定的电力供应。

2.家用电器

许多电器,例如微波炉、空调和冰箱,里面都有小型变压器。这些变压器带有铁芯,可以将电压转换为适当的水平,使电器能够运行。

3.工业设备

在工厂中,变压器是向大型电动机和机械供给电力的设备。由于要求高输出、高效率,因此工业变压器的质量取决于其铁芯的性能。

4.电子电路电源

电子设备和计算机需要电源电路来获得稳定的电压。变压器磁芯也用于开关电源和AC适配器。

变压器铁芯原理

变压器铁芯的工作原理是电磁感应,该原理基于英国物理学家迈克尔·法拉第发现的定律。

电磁感应的基本原理

1.交流电流流过原边

当交流电流流过变压器的初级绕组时,在其周围会产生交变磁场。

2.磁通通过铁芯传输到二次侧

由于铁芯具有较高的磁导率,磁通量可以有效地穿过铁芯并到达次级绕组。

3. 次级侧产生电压

当磁通通过次级绕组时,根据法拉第定律,在次级绕组中会产生感应电压。感应电压由初级绕组的匝数与次级绕组的匝数之比决定。

铁芯有效地传输磁通量,从而实现电压转换并最大限度减少能量损失。

减少铁损

变压器铁芯中会产生能量损失,称为“铁损"。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。

• 磁滞损耗

当反复进行磁化和退磁时,由于铁芯材料的磁性,会消耗能量。

•涡流损耗

这是交流磁通在铁芯内部流动时产生的感应电流,导致发热而产生的损失。

为了减少这些铁损,铁芯采用叠压薄电磁钢片制成,以绝缘并抑制涡流的产生。

变压器铁芯的种类

变压器铁芯根据用途和结构分为多种类型。根据结构,有“带状铁芯"、“冲孔铁芯"和“卷绕铁芯"等类型。

1.矩形磁芯

矩形铁心是将薄电磁钢板切割成特定形状,然后将其叠成矩形而制成的铁心。它主要用于大容量变压器,通过叠层绝缘钢板来降低铁损,从而 大程度地减少涡流的产生。它适用于相对大型的变压器,通过叠层矩形钢板,可以高效地传递磁通。其制造成本相对较低。

2. 冲孔芯

冲压铁芯是使用压力机将电磁钢片冲压成特定形状制成的。主要用于小型变压器和电力变压器。铁芯形状均匀,精度高,易于制造。适用于小型变压器和电子设备变压器,可通过冲压工艺进行批量生产。

3.卷铁心

卷绕铁心是将薄电磁钢带卷绕成线圈而形成的铁心。将整个铁心用合成树脂粘合后,将其切成两部分,插入绕组后施加压力,使铁心对接。对接可以使磁通顺畅地流动,从而减少铁损。

除按结构分类外,还可按铁心的形状分类,英文称为铁芯。

4.斜角芯

在叠片铁芯变压器中,这种铁芯结构采用对角接缝,以减少拐角处的损耗。由于其形状类似于相框,因此也称为框架铁芯。

<斜置铁心的特点>
可有效活用方向性电磁钢板的特性。
可有效降低空载损耗。主要用于大型变压器(2000KVA以上)。

铁芯用于插入电机、变压器等电气设备的线圈中,以增加磁力。铁芯中产生的损耗(铁损)会浪费电力,并导致振动和发热,因此损耗值越小,性能和效率就越高。

5. Unicore核心

通常,变压器铁芯(EI型铁芯、矩形铁芯等)是将冲压成EI型的铁芯或切割成规定长度的电磁钢板叠合而成。而Unicore则是将切割成规定长度并以规定角度折叠的电磁钢板垂直卷绕而成。接缝处彼此间隔开。可用于单相和三相变压器的铁芯。

<Unicore 特性>

采用取向性电磁钢板(t0.18-0.35mm),具有优异的铁损和磁通密度。
“高效率" “低铁损率"

1.环形磁芯(环状磁芯)

环形磁芯是一种圆环状的铁芯。由于磁场沿圆周方向产生,因此环形磁芯是一种理想的形状。然而,由于环形磁芯难以自动绕线,因此通常需要手工绕线。

2. EE核心,EI核心

组成磁芯的部分形状像字母E和I。两个部分组合在一起,起到一个磁芯的作用。缺点是两个磁芯之间存在间隙,从而导致漏磁。

3. EER核心

EER磁芯是EE磁芯的改进,中心支柱由方形支柱改为圆柱形支柱。其优点是比EE、EI磁芯更容易绕制较粗的导线,导线的附着力也得到提高。

4.PQ核心

PQ 铁心是 EER 铁心的改进型,中心柱保持圆柱形,而两侧柱子的横截面积更大。这是一种比较流行的形状。


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