音响侠客行二十二：输出变压器铁芯

wensong · 发表于 2007-7-8 22:50:40

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音响侠客行二十二：输出变压器铁芯

常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。硅钢是一种含硅（硅也称硅）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。

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迭成，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，然后交迭成「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，选择最佳尺寸。

变压器是根据电磁感应的原理制成的.在在闭合的铁芯柱上面绕有两个绕组,一个原绕组,和一个副绕组.当原绕组加上交流电源电压时.原饶组流有交变电流,而建立磁势,在磁势的作用下铁芯中便产生交变主磁通,主磁通在铁芯中同时穿过,{交链]一.二次绕组而闭合由于电磁感应作用分别在一、二次绕组产生感应电动势，至于为什么它可以升压和降压呢？那就需要用楞次定律来解释了，感应电流产生的磁通，总阻碍原磁通的变化，当原磁通增加时感应电流的产生的磁通与与原磁通相反, 就是说二次绕组所产生的感应磁通与原绕组所产生的主磁通相反，所以二次绕组就出现了低等级的交变电压所以铁芯是变压器的磁路部，绕组是变压器的电路部分.

变压器铁芯的分类

变压器铁芯有很多种类，特性各异，不同的应用场合有不同的选择，由于是在讨论输出变压器，因此只说明常用的低碳钢及合金钢类材料。

低碳钢是一种最常见的变压器铁芯材料，这种材料电阻率很低，因此涡流损耗较大，实际应用时常制成硅钢片。铁中加硅的作用在于提高最大磁导率，增大电阻率，还可显着改善时效。但硅加入量过多时，会降低饱和磁化强度、居里温度、磁晶各向异性常数K1、磁致伸缩系数含硅量的增大会使材料变脆。



硅钢片: 而硅钢片作为一种合金材料（通常由97%的铁和3%的硅组成），具有很高的磁导率，并且每一薄片之间相互绝缘，使得材料的涡流损耗显着减小。铁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量，硅含量越高、电阻率越大。这种材料大多应用于低频场合，工频铁芯组件常用这种材料。电工硅钢片中Si的含量在0.5～4.8%硅。1903年开始投入实际生产，用量极大。主要用于制造大电流、频率50～400Hz的中、强磁场条件下的电动机、发电机、变压器等；中、弱磁场和较高频率(达10KHz)条件下的音频变压器、高频变压器、电视机与雷达中的大功率变压器、大功率磁变压器、以及各种继电器、电感线圈、脉冲变压器和电磁式仪表等；

目前的硅钢片有三类:
1.       热轧硅钢片（DR）(在02年底停止生产) - 金砂片
2.       冷轧无取向硅钢片（ DW）
3.       冷轧单取向硅钢片（ DQ）

热轧硅钢片是将Fe-Si合金用平炉或电炉熔融，进行反复热轧成薄板，最后在800-850℃退火后制成。热轧硅钢片主要用于发电机的制造，故又称热轧电机硅钢片，但其可利用率低，能量损耗大，近年相关部门已强令要求淘汰。与热轧硅钢相比，冷轧硅钢的Bs高，其厚度均匀、尺寸精度高、表面光滑平整，从而提高了填充系数和材料的磁性能。冷轧带材的厚度可低至0.02～0.05mm。冷轧硅钢的含硅量不超过3.5%，否则的材料冷轧十分困难。近年来，用快速凝固技术可制备出含硅6.5%的硅钢薄带。



无取向硅钢片最主要的用途是用于发电机制造，故又称冷轧电机硅钢。冷轧取向硅钢带最主要的用途是用于变压器制造，所以又称冷轧变压器硅钢。

铁镍合金(坡莫合金，Permalloy): 随镍含量的增加，当镍量接近80%时，铁镍能获得高的磁导率。含镍35～80%的铁镍合金称为坡莫合金。根据镍含量对合金磁姓，铁镍合金分为高导磁、恒导磁率、中磁饱和中磁导率材料等。



1.       高导磁合金: 主要是高镍含量的铁镍合金。我国的高镍高导磁合金有六个牌号:1J76、1J77、1J79、1J80、1J85和1J86，镍含量76%～86%。其基本性能：μm 125-187mH/m, Hc 1.4-3.2A/m, Bs 0.6-0.75T, ρ 55-62×10-8•m。在弱场下具有很高的初始磁导率和最大磁导率，有较高的电阻率，因而适合在交流弱磁场中使用，如各种音频变压器、互感器、磁放大器、音频磁头、精密电表中的动片与静片等。主要用于收音机、电视机和通讯器材等。
2.       恒导磁率合金: 成分包含Ni55～75%的铁镍合金，国产恒导磁率合金牌号为1J66(Fe-w(Ni)65%)：制作方式为冷轧后于1000℃下进行再结晶退火，可以得到(001)[100]织构。再将其以50%的轧制率进行冷轧，可以生成单轴轧制型磁各向异性。对合金进行横向磁场热处理(外加磁场方向垂直于使用中的磁化方向)，可使其磁化率在很大范围内保持恒定不变。主要用途：恒电感器，也可用于单极脉冲变压器。
3.       中磁饱和中磁导率合金: 成分为低镍和中镍的铁镍合金，1J46、1J50和1J54。Bs（约1T）、磁导率和矫顽力介于高磁饱和材料和高导磁材料之间，电阻率较高。适用于较高的频率，中、弱磁场范围。1J46和1J50合金主要用于制作小功率变压器、微电机、继电器、扼流圈和电磁离合器的铁心，以及磁屏蔽罩、话筒震动膜等。1J54合金具有更高的电阻率与低的矫顽力，主要用于脉冲变压器、音频和高频通讯仪器等。低镍的Fe-Ni36%合金的Bs和电阻率ρ介于1J50和1J54合金之间，合金价格便宜，主要用于要求高Bs，而对磁导率要求不高的条件下制备高频滤波器、脉冲变压器及灵敏断电器等。

非晶及纳米晶软磁合金: 非晶态金属与合金是20世纪70年代问世的一类新型材料，采用了超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金。这种非晶合金具有优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。目前美、日、德国已具有完善的生产规模，并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体而涌向市场。常用的非晶合金的种类有：铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。

yinxiang999 · 发表于 2007-7-23 10:08:18

:lol :lol :victory: :victory:

wensong · 发表于 2007-11-5 19:32:55

欣赏了，谢谢楼主发布啊

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