鐵心:變壓器鐵芯-中文百科頻道

作用

鐵心

實際的變壓器總是在交流狀态下工作，功率損耗不僅在線圈的電阻上，也産生在交變電流磁化下的鐵芯中。通常把鐵芯中的功率損耗叫“鐵損”，鐵損由兩個原因造成，一個是“磁滞損耗”，一個是“渦流損耗”。

磁滞損耗是鐵芯在磁化過程中，由于存在磁滞現象而産生的鐵損，這種損耗的大小與材料的磁滞回線所包圍的面積大小成正比。矽鋼的磁滞回線狹小，用它做變壓器的鐵芯磁滞損耗較小，可使其發熱程度大大減小。

既然矽鋼有上述優點，為什麼不用整塊的矽鋼做鐵芯，還要把它加工成片狀呢？

這是因為片狀鐵芯可以減小另外一種鐵損——“渦流損耗”。變壓器工作時，線圈中有交變電流，它産生的磁通當然是交變的。這個變化的磁通在鐵芯中産生感應電流。鐵芯中産生的感應電流，在垂直于磁通方向的平面内環流着，所以叫渦流。渦流損耗同樣使鐵芯發熱。為了減小渦流損耗，變壓器的鐵芯用彼此絕緣的矽鋼片疊成，使渦流在狹長形的回路中，通過較小的截面，以增大渦流通路上的電阻；同時，矽鋼中的矽使材料的電阻率增大，也起到減小渦流的作用。

用做變壓器的鐵芯，一般選用0.35mm厚的冷軋矽鋼片，按所需鐵芯的尺寸，将它裁成長形片，然後交疊成“日”字形或“口”字形。從道理上講，若為減小渦流，矽鋼片厚度越薄，拼接的片條越狹窄，效果越好。這不但減小了渦流損耗，降低了溫升，還能節省矽鋼片的用料。但實際上制作矽鋼片鐵芯時。并不單從上述的一面有利因素出發，因為那樣制作鐵芯，要大大增加工時，還減小了鐵芯的有效截面。所以，用矽鋼片制作變壓器鐵芯時，要從具體情況出發，權衡利弊，選擇最佳尺寸。

變壓器是根據電磁感應的原理制成的。在在閉合的鐵芯柱上面繞有兩個繞組，一個原繞組，和一個副繞組。當原繞組加上交流電源電壓時。原饒組流有交變電流，而建立磁勢，在磁勢的作用下鐵芯中便産生交變主磁通，主磁通在鐵芯中同時穿過，]一、二次繞組而閉合由于電磁感應作用分别在一、二次繞組産生感應電動勢，至于為什麼它可以升壓和降壓呢？那就需要用楞次定律來解釋了，感應電流産生的磁通，總阻礙原磁通的變化，當原磁通增加時感應電流的産生的磁通與與原磁通相反，就是說二次繞組所産生的感應磁通與原繞組所産生的主磁通相反，所以二次繞組就出現了低等級的交變電壓所以鐵芯是變壓器的磁路部，繞組是變壓器的電路部分。

分類

殼式和芯式鐵芯

鐵芯中套繞組的部分稱為“心柱變壓器鐵芯不套繞組隻起磁路作用的部分稱為“鐵轭”。凡鐵芯包圍了繞組就稱為殼式；凡繞組包圍心柱的稱為芯式。殼式和芯式各有特色，但是由鐵芯就夠所決定的變壓器制造工藝卻大有區别，一旦選用了某種結構就很難轉而産生一種結構。我國大多變壓器鐵芯采用疊積芯式。^[1]

單相和三相鐵芯

單相鐵芯有單項兩柱式疊鐵芯。單相單柱旁轭式四柱鐵芯、單相雙柱式疊鐵芯、單相輻射式疊鐵芯共五種；三相鐵芯有三相柱式疊鐵芯、三相旁轭式五柱鐵芯、三相雙框式疊鐵芯、三相電抗器疊鐵芯共四種。

立體式和平面式

立體式的心柱和鐵轭不在一個平面内，有輻射式、漸開線式、對稱式，因磁通分布比較均勻，可降低損耗；平面式的心柱和鐵轭在同一平面内，機械強度高，工藝性好。

疊鐵芯和卷鐵芯

一般均為疊鐵芯，由鐵芯疊裝而成。卷鐵芯的形式較多。漸開線鐵芯的心柱與鐵轭之間氣隙較大，影響空載電流，所以容量不能做的太小；但因漏磁通垂直進入鐵芯片平面，影響附加損耗，所以片寬不宜過大，即容量不能太大。

鐵心主要由鐵芯本體、緊固件和絕緣件組成：

①鐵芯本體、磁導體、由電工鋼片制成。

②緊固件、夾件、螺杆、玻璃綁紮帶、剛綁紮帶和墊塊等。

③絕緣件、夾件絕緣、絕緣管和絕緣墊、接地片和墊腳等。

制作工藝

剪切

剪切是指用剪床和剪刀加工工件的工作。按照剪刀的安裝方法，分為平口剪和斜口剪兩種。平口剪的上下剪刃平行，一般用于剪切窄而厚的材料。斜口剪的上刀刃相對下刀刃有一個斜角。用于剪切寬而薄的闆料。由于斜口剪上剪刃隻有一點與闆材接觸，随着上刀刃下降，逐漸将闆材剪成兩部分；而平口剪剪刀全部與闆材接觸，在全寬範圍内一下剪成兩部分，因而斜口剪比平口剪省力，所以幾乎全部采用斜口剪。由于斜口剪上剪刃與下剪刃有斜角φ，因而在側向産生一個推力，所以角第一不宜過大，一般在10°~15°；第二在剪切時，在剪刃開口的一邊加一擋料闆，其用途有兩點；一是檔料和抵消推力，二是用作剪切定位。為剪刃形狀的有關角度，其中δ角稱為剪刃角，它是直接影響刀刃的強度、銳利程度、剪切力大小和剪切質量好壞的重要因素。剪切矽鋼片時，根據剪刀材質的不同，可在75°～85°之間選擇。

剪切可按剪切刃與冷軋鋼帶的軋制方向的相對位置來分。在矽鋼帶剪切中，一般可分為縱剪、90°橫剪和45°剪三種。縱剪，就是采用上述的圓盤滾剪刀，在縱滾生産線上。沿冷軋矽鋼帶的軋制方向，倒成所需的各種寬度的條料。

橫剪，就是在普通剪床上或在橫切生産線上，采用斜口剪相對冷軋鋼帶的軋制方向垂直或呈某一角度，将上述滾剪的條料剪成變壓器鐵芯所需的各種尺寸的片形。

沖制

沖制是指在沖床上利用模具進行沖載，沖孔，沖槽等工作，其過程和原理與剪切相似，隻不過是用凸凹摸代替了上下剪刃而已。

沖模也有平口和斜口兩種，如圖1-2所示，圖a為平口沖模；圖b為斜口沖模，斜度φ約為1°～6°，一般取φ=4°。