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常用软磁元器件之变压器的介绍


变压器:
所谓变压器,就是利用电磁感应实现交流电压变换的器件。变压器的原理已经在“电磁感应”中说明。因为变压器的铁芯处于不断变化的电磁场中,铁芯材料的磁化强度和磁感应强度也是不断改变的。这就自然要求铁芯材料对这种变化的阻力小,变化足够灵敏。所以,几乎对所有的变压器铁芯,都要求导磁率高。同时,交变的电磁场必然会在铁芯中产生能量损耗(例如涡流),所有还要求材料的铁损低,以降低铁芯的温升,提高变压器效率。
变压器的形式和品种繁多。在不同的场合,变压器的工作方式大不相同,所以对变压器铁芯的具体要求也存在很大差别。
低频变压器:工作频率较低(例如低于1KHz)一般地,工作点较低时电流和电压都是正弦波。由于频率低,铁芯损耗不大,所以铁芯的工作磁感可以设计得比较高。因此这时需要高饱和磁感的软磁材料作铁芯,例如硅钢。硅钢片作为配电变压器铁芯时,工作磁感可以达到1.4T以上。铁基非晶合金作为变压器铁芯时,工作点可以达到1.3T。为了提高变压器效率,要求铁芯材料的铁损低,同时要求材料导磁率高,以减小初级线圈的激磁电流,降低因线圈电阻带来的损耗(称为铜损)。
高频变压器:随着技术的进步,高频电源已经大量应用。之所以发展高频电源,是因为传统的工频电源效率不高。从电磁感应原理不难推出,变压器铁芯所能够传输的功率与磁通变化的频率成正比。因此,如果提高变压器的工作频率,那么变压器铁芯的体积便可以大幅度缩小,重量减轻,并且提高电源的效率,降低各种损耗。所以,自从七十年代以来,高频电源的发展非常迅猛。但另一方面,工作频率的提高会导致变压器铁芯铁损的急剧增大。要解决这个问题,一是降低铁芯的工作磁感,二是采用更好的软磁材料。通常,高频变压器铁芯不能再使用硅钢片,而是要用损耗更小的铁镍合金(坡莫合金)、铁氧体或者非晶合金。
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