一文詳解變壓器硅鋼片

來(lái)源：安徽廣正電氣科技有限公司

常用的變壓器鐵芯一般都是用硅鋼片制做的。硅鋼是一種合硅（硅也稱矽）的鋼，其含硅量在0.8～4.8％。由硅鋼做變壓器的鐵芯，是因?yàn)楣桎摫旧硎且环N導(dǎo)磁能力很強(qiáng)的磁性物質(zhì)，在通電線圈中，它可以產(chǎn)生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而可以使變壓器的體積縮小。

我們知道，實(shí)際的變壓器總是在交流狀態(tài)下工作，功率損耗不僅在線圈的電阻上，也產(chǎn)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(gè)原因造成，一個(gè)是“磁滯損耗”，一個(gè)是“渦流損耗”。

磁滯損耗是鐵芯在磁化過(guò)程中，由于存在磁滯現(xiàn)象而產(chǎn)生的鐵損，這種損耗的大小與材料的磁滯回線所包圍的面積大小成正比。硅鋼的磁滯回線狹小，用它做變壓器的鐵芯磁滯損耗較小，可使其發(fā)熱程度大大減小。

既然硅鋼有上述優(yōu)點(diǎn)，為什么不用整塊的硅鋼做鐵芯，還要把它加工成片狀呢？這是因?yàn)槠瑺铊F芯可以減小另外一種鐵損——“渦流損耗”。

變壓器工作時(shí)，線圈中有交變電流，它產(chǎn)生的磁通當(dāng)然是交變的。這個(gè)變化的磁通在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流。鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，在垂直于磁通方向的平面內(nèi)環(huán)流著，所以叫渦流。

渦流損耗同樣使鐵芯發(fā)熱。為了減小渦流損耗，變壓器的鐵芯用彼此絕緣的硅鋼片疊成，使渦流在狹長(zhǎng)形的回路中，通過(guò)較小的截面，以增大渦流通路上的電阻；同時(shí)，硅鋼中的硅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厚的冷軋硅鋼片，按所需鐵芯的尺寸，將它裁成長(zhǎng)形片，然后交疊成“日”字形或“口”字形。從道理上講，若為減小渦流，硅鋼片厚度越薄，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(jié)省硅鋼片的用料。

但實(shí)際上制作硅鋼片鐵芯時(shí)。并不單從上述的一面有利因素出發(fā)，因?yàn)槟菢又谱麒F芯，要大大增加工時(shí)，還減小了鐵芯的有效截面。所以，用硅鋼片制作變壓器鐵芯時(shí)，要從具體情況出發(fā)，權(quán)衡利弊，選擇最佳尺寸。

變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理制成的。在在閉合的鐵芯柱上面繞有兩個(gè)繞組，一個(gè)原繞組，和一個(gè)副繞組。當(dāng)原繞組假上交流電源電壓時(shí)。原饒組流有交變電流，而建立磁勢(shì)，在磁勢(shì)的作用下鐵芯中便產(chǎn)生交變主磁通。

至于為什么它可以升壓,和將壓呢？那就需要用楞次定律來(lái)解釋了，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通,總阻礙圓磁通的變化,當(dāng)原磁通增加時(shí)感應(yīng)電流的產(chǎn)生的磁通與與原磁通相反, 就是說(shuō)二次繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)磁通與原繞組所產(chǎn)生的主磁通相反，所以二次繞組就出現(xiàn)了低等級(jí)的交變電壓。所以，鐵芯是變壓器的磁路部分。

矽鋼片

電工用硅鋼薄板俗稱矽鋼片或硅鋼片。顧名思義，它是含硅高達(dá)0.8％-4.8％的電工硅鋼，經(jīng)熱、冷軋制成。一般厚度在1mm以下，故稱薄板。硅鋼片廣義講屬板材類，由于它的特殊用途而獨(dú)立一分支。電工用硅鋼薄板具有優(yōu)良的電磁性能，是電力、電訊和儀表工業(yè)中不可缺少的重要磁性材料。

（1）硅鋼片的分類

A、硅鋼片按其含硅量不同可分為低硅和高硅兩種。低硅片含硅2.8％以下，它具有一定機(jī)械強(qiáng)度，主要用于制造電機(jī)，俗稱電機(jī)硅鋼片；高硅片含硅量為2.8％-4.8％，它具有磁性好，但較脆，主要用于制造變壓器鐵芯，俗稱變壓器硅鋼片。兩者在實(shí)際使用中并無(wú)嚴(yán)格界限，常用高硅片制造大型電機(jī)。

B、按生產(chǎn)加工工藝可分熱軋和冷軋兩種，冷軋又可分晶粒無(wú)取向和晶粒取向兩種。冷軋片厚度均勻、表面質(zhì)量好、磁性較高，因此，隨著工業(yè)發(fā)展，熱軋片有被冷軋片取代之趨勢(shì)（我國(guó)已經(jīng)明確要求停止使用熱軋硅鋼片，也就是前期所說(shuō)的“以冷代熱”)。

（2）硅鋼片性能指標(biāo)

A、鐵損低。質(zhì)量的最重要指標(biāo)，世界各國(guó)都以鐵損值劃分牌號(hào)，鐵損越低，牌號(hào)越高，質(zhì)量也高。

B、磁感應(yīng)強(qiáng)度高。在相同磁場(chǎng)下能獲得較高磁感的硅鋼片，用它制造的電機(jī)或變壓器鐵芯的體積和重量較小，相對(duì)而言可節(jié)省硅鋼片、銅線和絕緣材料等。

C、疊裝系數(shù)高。硅鋼片表面光滑，平整和厚度均勻，制造鐵芯的疊裝系數(shù)提高。

D、沖片性好。對(duì)制造小型、微型電機(jī)鐵芯，這點(diǎn)更重要。

E、表面對(duì)絕緣膜的附著性和焊接性良好。

F、磁時(shí)效G、硅鋼片須經(jīng)退火和酸洗后交貨。

（一）電工用熱軋硅鋼薄板（GB5212-85）電工用熱軋硅鋼薄板以含碳損低的硅鐵軟磁合金作材質(zhì)，經(jīng)熱軋成厚度小于1mm的薄板。電工用熱軋硅鋼薄板也稱熱軋硅鋼片。熱軋硅鋼片按其合硅量可分為低硅（Si≤2.8％）和高硅（Si≤4.8％）兩種鋼片。

（二）電工用冷軋硅鋼薄板（GB2521-88）用含硅0.8％-4.8％的電工硅鋼為材質(zhì)，經(jīng)冷軋而成。冷軋硅鋼片分晶粒無(wú)取向和晶粒取向兩種鋼帶。冷軋電工鋼帶具有表面平整、厚度均勻、疊裝系數(shù)高、沖片性好等特點(diǎn)，且比熱軋電工鋼帶磁感高、鐵損低。用冷帶代替熱軋帶制造電機(jī)或變壓器，其重量和體積可減少0％-25％。

若用冷軋取向帶，性能更佳，用它代替熱軋帶或低檔次冷軋帶，可減少變壓器電能消耗量45％-50％，且變壓器工作性能更可靠。用于制造電機(jī)和變壓器。通常，晶粒無(wú)取向冷軋帶用作電機(jī)或焊接變壓器等的狀態(tài)；晶粒取向冷軋帶用作電源變壓器、脈沖變壓器和磁放大器等的鐵芯。鋼板規(guī)格尺寸：厚度為0.35、0.50、0.65mm，寬度為800-1000mm，長(zhǎng)度為≤2.0m。

（三）家電用熱軋硅鋼薄板（GBH46002-90）家電用熱軋硅鋼薄板的牌號(hào)以J（家）D（電）R（熱軋）表示，即JDR。JDR后數(shù)字為鐵損值*100，橫線后數(shù)字為鋼板厚度(mm)*100。家電用熱軋硅鋼片對(duì)電磁性能要求可稍低一點(diǎn)，鐵損值（P15/50）最低值為5.40W/kg。一般不經(jīng)配洗交貨。用于各種電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、吸塵器、抽油煙機(jī)等家用電器的微分電機(jī)等。

審核編輯：湯梓紅