Подробное объяснение: Листы кремнистой стали для трансформаторов
Трансформатор в основном состоит из магнитопровода и проводников. Магнитопровод изготавливается из шихтованных листов кремнистой стали. Кремнистая сталь — это стальные листы с содержанием кремния от 0,8% до 4,8%, обладающие высокой магнитной проницаемостью. В трансформаторе листы кремнистой стали создают большую магнитную индукцию, и их характеристики определяют размеры трансформатора.
Кремнистая сталь определяет потери мощности трансформатора
При работе трансформатора возникают потери мощности. Существует два основных вида потерь: потери в меди, обусловленные сопротивлением обмоток, и потери в стали кремнистого магнитопровода, которые кратко называют «потери в стали». Потери в стали имеют две причины: «потери на гистерезис» и «потери на вихревые токи».
Потери на гистерезис — это потери в стали, возникающие в процессе намагничивания сердечника из-за явления магнитного гистерезиса. Величина этих потерь прямо пропорциональна площади, ограниченной петлей гистерезиса материала. Кремнистая сталь имеет узкую петлю гистерезиса, что приводит к меньшим потерям на гистерезис в сердечнике трансформатора и значительно снижает нагрев.
Кривая гистерезиса трансформатора (Рисунок 1)
Потери на вихревые токи вызываются индуцированными токами, возникающими в сердечнике и циркулирующими в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного потока. Они также являются причиной нагрева сердечника. Для снижения этих потерь листы кремнистой стали шихтуют (изолируют друг от друга), чтобы увеличить сопротивление в цепи вихревых токов.
Потери на вихревые токи в трансформаторе (Рисунок 2)
Как листы кремнистой стали создают магнитный поток и влияют на повышение и понижение напряжения
Листы кремнистой стали определяют потери мощности трансформатора. Как упоминалось выше, их размер и форма являются важными факторами, влияющими на потери мощности. Теоретически, чем тоньше листы кремнистой стали и чем уже шихтованные полосы, тем лучше эффект. Однако необходимо также учитывать эффективность и эффективное сечение шихтовки. Как правило, в сердечниках трансформаторов используются холоднокатаные листы кремнистой стали толщиной 0,35 мм «?»-образной или «?»-образной формы.
Шихтовка сердечника трансформатора (Рисунок 3)
Трансформаторы работают на основе принципа электромагнитной индукции. На замкнутый сердечник намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Когда первичная обмотка подключается к источнику переменного тока, по ней протекает переменный ток, создающий магнитодвижущую силу (МДС). Под действием этой МДС в сердечнике возникает переменный магнитный поток.
Согласно закону Ленца, магнитный поток, создаваемый индуцированным током, противодействует изменению исходного магнитного потока. По мере увеличения индуцированного тока создаваемый магнитный поток направлен противоположно исходному магнитному потоку, что приводит к появлению переменного напряжения более низкого уровня во вторичной обмотке. Таким образом, сердечник является магнитной цепью трансформатора, что объясняет принцип повышения и понижения напряжения.
Показатели производительности при выборе кремнистой стали:
A. Низкие потери в стали: наиболее важный показатель качества. Во всех странах мира для классификации сортов используют значения потерь в стали; чем ниже потери, тем выше сорт и качество.
B. Высокая магнитная индукция: листы кремнистой стали, достигающие более высокой магнитной индукции в одном и том же магнитном поле, позволяют изготавливать меньшие и более легкие сердечники двигателей или трансформаторов, экономя кремнистую сталь, медный провод и изоляционные материалы.
C. Высокий коэффициент заполнения. Листы кремнистой стали имеют гладкую, ровную поверхность и равномерную толщину, что повышает коэффициент заполнения при изготовлении сердечника.
D. Хорошая штампуемость. Это особенно важно при изготовлении сердечников для малых и микродвигателей.
E. Хорошая адгезия и свариваемость поверхности с изоляционной пленкой.
F. Магнитное старение.
G. Листы кремнистой стали должны поставляться после отжига и травления.
