探秘變壓器磁芯:隱藏的工程奇跡!

2023-12-11 14:47

變壓器磁芯是變壓器中最關鍵的一部分,它的好壞直接影響到變壓器的效率,損耗和性能。磁芯一般有很多種,這里主要介紹最常用的鐵氧體磁芯。

鐵氧體磁芯是以鐵氧體為原料,經過高溫燒結,制成圓餅狀。鐵氧體磁芯材料具有導磁性能好,飽和磁通密度大,體積小,重量輕等特點,一般應用在高頻電路中。鐵氧體磁芯分為單相和三相兩種,單相的多用于低壓場合,三相的多用于高壓場合。常用的鐵氧體磁芯材料有硅鋼片、軟磁材料、硬磁材料三種。

硅鋼片是在冷軋鋼板上鍍上一層很薄的硅金屬層,再經退火處理制成的硅鋼片。軟磁材料是在硅鋼片表面涂上一層性能優異的磁性物質,如石墨、納米晶、稀土等。硬磁材料是指磁鐵和其它磁性材料結合而成的材料。

EFD1.jpg

一、硅鋼片

硅鋼片是將普通低碳鋼冷軋成鋼板,再鍍上一層厚約1微米的硅鋼層而制成的。硅鋼片有兩種,一種是普通硅鋼片,另一種是無取向電工用硅鋼片。無取向電工用硅鋼片(也稱非磁性電工用硅鋼片)是在普通硅鋼片上涂上一層薄薄的絕緣漆,然后再經過熱處理制成。它具有較高的磁導率和較小的鐵損,是制造電機、變壓器、繼電器等電力電子裝置最常用的材料。

硅鋼片按用途分有:電工用硅鋼片、鐵氧體變壓器用硅鋼片、高壓電氣設備用硅鋼片等。

按厚度分有:0.20-0.35 mm和0.35-0.25 mm兩種,按形狀分有:長條形、圓形和圓餅形。其中長條形用得最多。它的用途比較廣泛,可以用于制作發電機、電動機和變壓器的磁芯等。在變壓器中,一般是把它做成單相變壓器用的磁芯,它的形狀為圓餅狀,稱為變壓器鐵芯。

EQ系列.JPG

二、軟磁材料

軟磁材料是在磁性材料中加入特殊的磁性物質,使材料具有高的磁導率、低的矯頑力,還能降低磁滯損耗。軟磁材料包括:金屬類,如釹鐵硼;磁性金屬氧化物,如氧化鋅;磁性金屬陶瓷,如鈦酸鋇;非鐵磁性合金,如鈷鎳合金等。

軟磁材料按照成分可以分為鐵氧體和非鐵氧體兩大類,鐵氧體材料指的是由鐵、鈷、鎳等元素組成的磁性材料,而非鐵氧體材料則包括鎳、銅、鈷等元素組成的磁性材料。鐵氧體材料具有高飽和磁化強度、高矯頑力和低損耗的特點,而非鐵氧體材料則具有低飽和磁化強度、低矯頑力和高損耗的特點。因此,鐵氧體材料主要用于高頻變壓器,而非鐵氧體材料則主要用于低頻變壓器。

軟磁材料分為磁粉和軟磁合金兩大類,其中磁粉又分為釹鐵硼和氧化鋅基鐵氧體兩種。常用的是釹鐵硼軟磁材料。

RM系列2.jpg

三、硬磁材料

硬磁材料有兩種:釹鐵硼和鐵氧體。

釹鐵硼是一種具有超高磁導率、高飽和磁通密度、低矯頑力的新型永磁材料,其磁性能與目前最好的鐵氧體材料接近,是一種極具發展前途的磁性材料,特別是隨著技術的發展,更顯示出它廣闊的應用前景。釹鐵硼永磁材料主要用于制作永磁電機,由于釹鐵硼永磁材料具有很高的磁能積和飽和磁通密度,所以能獲得較高的效率,能在較寬的頻率范圍內獲得較大的功率因數。

鐵氧體是一種硬磁性材料,具有導磁性能好、矯頑力高、飽和磁通密度大、體積小、重量輕、成本低等特點。其磁性能與目前最好的鐵氧體磁芯接近,但由于價格較貴,限制了其廣泛應用。

綜上所述,變壓器磁芯種類繁多,但萬變不離其宗。

一般從磁芯的材料來看主要有硅鋼片、軟磁材料和硬磁材料三種。其中最常用的就是鐵氧體磁芯。

CSC_0469.JPG

四、鐵氧體磁芯

1、鐵氧體磁芯主要成分為鐵氧體,在正常工作狀態下,它的電感量與飽和磁通密度相等,在電感量相同時,電感量越大,變壓器的功率因數越小。因此,在相同的體積下,鐵氧體磁芯的電感量較大。

2、鐵氧體磁芯是一種軟磁材料,具有較高的磁導率。鐵氧體材料在磁場中會產生磁致伸縮效應。磁致伸縮效應使鐵氧體材料的體積膨脹,即產生膨脹和收縮。鐵氧體磁芯由帶式壓敏膠、絕緣紙、陶瓷粉等組成。主要用于高頻變壓器等電路中。

3、鐵氧體磁芯除了用于高頻變壓器外,還用于功率放大器、濾波器等電子元器件中。由于鐵氧體材料在高頻時損耗小,因而比常規硅材料有更高的功率因數和效率。

IMG_6048.JPG

五、銅線繞制的鐵氧體磁芯

銅線繞制的鐵氧體磁芯具有較高的飽和磁通密度和較低的渦流損耗,還具有良好的耐高溫性。它是鐵氧體磁芯中應用最廣泛的一種。此外,銅線繞制的鐵氧體磁芯還具有優良的磁穩定性和溫度特性,因此它可以用來制作高頻變壓器,對高頻電路進行濾波、隔離和消諧等。

以上就是變壓器磁芯的主要特點及種類,相信大家通過以上內容對變壓器磁芯有了一定的了解。變壓器是一種能量轉換器,它將電力變換成我們需要的能量。變壓器磁芯是整個變壓器中最重要的一個部件,它起著將電力變換成我們需要能量的作用??梢哉f,沒有鐵氧體磁芯就沒有我們所使用的變壓器。作為變壓器中最重要也是最關鍵的部分——磁芯,其作用就是將電力轉換成我們所需要能量。所以在選擇磁芯時我們一定要選擇高質量高效率的磁芯。在選擇時還要注意它與其它材料之間有無電磁干擾現象,以及它是否符合環保要求。

EE新.jpg

六、鐵氧體磁芯圓棒

鐵氧體磁芯圓棒是由鐵氧體粉末經過高溫燒結而成的,由于它的電阻率低,損耗小,磁導率高,耐高溫,所以在電力變壓器中得到了廣泛的應用。鐵氧體磁芯圓棒一般用于高頻電路中。鐵氧體磁芯圓棒一般可分為四大類:

1)硅鋼片磁芯圓棒:這種材料是將硅鋼片經退火處理后,采用無氧銅或無氧鉛為原料制造而成的。這種材料的最大優點是:電感量高,品質因數高,損耗低。

2)軟磁材料磁芯:這種材料是將軟磁鐵氧體粉末經過一定的工藝制成的。

PQ系列1.jpg

七、軟磁材料、硬磁材料混合繞制的變壓器磁芯

這種磁芯有兩種繞法:一種是在鐵氧體磁芯表面涂上一層硬磁材料,然后繞制而成的變壓器磁芯,這種磁芯稱為軟磁材料、硬磁材料混合繞制的變壓器磁芯,用這種磁芯制成的變壓器具有以下特點:

1、較軟磁材料繞制的變壓器具有更低的損耗,能提高變壓器的效率。

2、軟磁材料和硬磁材料混合繞制可以有效地抑制諧波電流和尖峰電壓,提高了變壓器的品質因素。

3、軟磁材料和硬磁材料混合繞制可以降低變壓器的銅耗,減小變壓器重量,提高效率。

4、由于軟磁材料和硬磁材料混合繞制,所以在制造過程中可以減少輔助電路的使用。