低碳钢丝变压器铁心

    铁心的磁导体是变压器的磁路。它把初级电路的电能转换成磁能，又由自己的磁能转换为次级电路的电能，是能量转换的媒介。铁心的重量在变压器各部件中占有绝对优势，在普通变压器中占总重的60%左右。铁心材料的品种主要有：硅钢片、非晶合金、电工纯铁、铁镍（坡莫）合金、铁铝硅合金、软磁铁氧体等。变压器铁心主要使用硅钢片和非晶合金。

　　对变压器硅钢片的要求是：

　　1. 有高的导磁率  在一定的磁场强度下，磁导率越高，要传递等量磁通，所需的硅钢片就越少，铁心的体积就越小，产品的重量就越轻。由于体积减小，就可节约导线和降低导线电阻所引起的发热损耗。

　　2. 要求在一定的频率和磁通密度下，具有低的铁损，即单位重量的硅钢片所引起的损耗（磁滞损耗和涡流损耗）要低，则可降低变压器的总损耗，提高变压器的效率。

　　铁心是制造变压器产品的关键。由变压器原理的公式可知

　　U1 = 4.44·f ·W1 ·Bm ·Az · 10-4 ,  （V）
　　故              U1    
     ——— = 4.44·f ·Bm ·Az · 10-4 ,  （V/匝）
　     W1
　　同理可得
          U1          U2
　　et = ——— = ——— = 4.44·f ·Bm ·Az · 10-4 ,  (V/匝)
　　 　　W1         W2

　　上式中et，称每匝电势。由该式可知磁通密度Bm主要决定了变压器的基本性能和材料利用。在铁损（空载损耗）合乎标准时磁通密度Bm取值大，每匝电势et不变而铁心有效截面积Az小，铁心用量少；铁心有效截面积Az不变而每匝电势et取值大，铜线用量少；每匝电势et大些而铁心有效截面积Az小些，铜铁均省；

　　磁通密度Bm取值小，每匝电势et不变而铁心有效截面积Az大，铁心用量多；铁心有效截面积Az不变而每匝电势et取值小，铜线用量多；每匝电势et小些而铁心有效截面积Az大些，铜铁均费；

　　从上述分析可知Bm大些，省铁、省铜或均省些，但Bm值是由电工钢片及所要求的变压器性能（如过励磁）决定Bm只能在一定范围内。

　　Bm值是铁心材料主要的指标，冷轧电工钢片Bm =1.7-1.8T，比热轧电工钢片的Bm（1.4-1.45T）大得多，这就是现在采用冷轧电工钢的原因。

　　此外，Az也是变压器的最基本参数，因为铁心截面积的大小一旦确定，也就决定了绕组的内径以及原、副绕组的匝数。从而影响到整个变压器的尺寸和各主要性能参数。它的正确选定还涉及到变压器材料消耗的铜铁比，是影响设计的重要因素。

　　从变压器原理分析可知，在保持磁通密度一定的条件下，Az 增大将使绕组匝数减少，换言之，铁心材料消耗的增加将使得导线材料的消耗减少，并使得短路阻抗、负载损耗值降低；如果减少铁心截面积，则会得出相反结论。其次，如保持绕组匝数不变，增大铁心截面积将使得磁通密度降低，而空载电流、空载损耗均相应下降，但铁心材料消耗将增加；反之，如减少铁心截面积则有可能引起铁心过饱和以致使空载电流和空载损耗均大为增加。

　　综上所述可知，Az的选取首先将关系到整个变压器的制造成本。这主要应视铁心材料的增加（或减少）及导线材料的增加（或减少）之中哪一个量变化对制造成本的影响大来决定，在这一点上，变压器的设计类似于其它电机的设计，存在一个最优的铜铁比选择的问题。其次，Az的变化还将影响到变压器各技术性能参数（如空载电流、空载损耗、负载损耗、短路阻抗等）的改变。

　　至于非晶合金片，只降低铁心损耗，磁通密度Bm 较低，用它制造变压器与同规格传统铁心变压器相比，其铁心质量大40%左右，有效截面积大50%以上，故铜耗量和重量反而有所增加。由于非晶合金带材特别薄，特别脆，一般生产厂家很难把它加工成铁心。据报导，非晶材料的硬度是硅钢片的五倍，用常规的切割工具来加工它，****的磨损率将是切割硅钢片的1000倍。切割非晶材料并制成普通铁心的困难，要超过所得利益。与非晶合金铁心有关的另一个实际问题是它的叠片系数很差，由于片薄，而使平整度较差，叠片系数只有0.75-0.8。非晶材料卷成较大直径铁心时费工较多。由于非晶带太薄，所以卷制铁心直径越大，费工费时越多。

　　非晶材料对机械应力非常敏感，变压器在结构上需要采取特殊紧固措施，减小铁心受力。应避免采用以铁心作为承重结构件的传统设计方案。非晶材料对张应力、还是弯曲应力都会影响其磁性能，因此退火后的铁心无论在保管期，还是变压器的装配过和程中，均应避免应力再作用。非晶材料的磁致伸缩程度比硅钢片高，直接影响非晶变压器的运行噪声。

　　可见要非晶材料在变压器上得到广泛应用，必需降低成本是关键。而目前非晶材料价格昂贵的主要原因是产量小，设备价格昂贵。

　　R型卷铁心变压器是在综合C型、环型变压器铁心优点的基础上发展起来的，与传统变压器一样，也是由铁心、线圈及结构件三大部分组成。但结构上独具一格，自成一体，被称为变压器结构的一场革命。R型变压器与同容量传统变压器相比具有以下特点：

　　1) 体积小30%，质量轻40%；

　　2) 漏磁小，只有传统叠片式变压器的1/10；

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