變壓器用硅鋼片起草人

郭正平、錢明、鞠萬(wàn)金、李楊、隋美。

江陰華新電器科技股份有限公司、無(wú)錫希恩電氣有限公司、深圳市京泉華科技股份有限公司、北京七星飛行電子有限公司。

本文件適用于變壓器用硅鋼片的一般要求。

本文件規(guī)定了變壓器用硅鋼片的術(shù)語(yǔ)和定義、技術(shù)要求和試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)要求、包裝、運(yùn)輸和貯存。

主要用來(lái)制作各種變壓器、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的鐵芯。世界硅鋼片產(chǎn)量約占鋼材總量的1%（見精密合金）。

電子變壓器在傳統(tǒng)照明燈具中的應(yīng)用十分普遍，如日光燈、臺(tái)燈、節(jié)能燈、廣告燈等等幾乎都可以使用電子變壓器，并且采用電子變壓器之后，可以省掉啟動(dòng)器。在LED照明中，新品也大都采用電子變壓器。主要是電子變壓器在變壓功能上，效率高、成本底，節(jié)約鐵銅材料，結(jié)構(gòu)小，重量輕。不足的是耐壓和耐大電流沖擊性能較鐵質(zhì)變壓器差。

在電源技術(shù)中的應(yīng)用

電源裝置中的電子變壓器一般要使用由軟磁磁芯制成的電子變壓器(軟磁電磁元件)。雖然，已經(jīng)有不用軟磁磁芯的空芯電子變壓器和壓電陶瓷變壓器，但是，到21世紀(jì)初期，絕大多數(shù)的電源裝置中的電子變壓器，仍然使用軟磁磁芯。

因此，討論電源技術(shù)與電子變壓器之間的關(guān)系：電子變壓器在電源技術(shù)中的作用、電源技術(shù)對(duì)電子變壓器的要求、電子變壓器采用新軟磁材料和新磁芯結(jié)構(gòu)對(duì)電源技術(shù)發(fā)展的影響，一定會(huì)引起電源行業(yè)和軟磁材料行業(yè)的朋友們的興趣。百度百科提出一些看法，以便促成電源行業(yè)與電子變壓器行業(yè)和軟磁材料行業(yè)之間就電子變壓器和軟磁材料的有關(guān)問題進(jìn)行對(duì)話，互相交流，共同發(fā)展。

1、電源技術(shù)對(duì)電子變壓器的要求

電源技術(shù)對(duì)電子變壓器的要求，像所有作為商品的產(chǎn)品一樣，是在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價(jià)格比最好。有時(shí)可能偏重價(jià)格和成本，有時(shí)可能偏重效率和性能。輕、薄、短、小是電子變壓器的發(fā)展方向，是強(qiáng)調(diào)降低成本。從總的要求出發(fā)，可以對(duì)電子變壓器得出四項(xiàng)具體要求：使用條件，完成功能，提高效率，降低成本。

2、使用條件電子變壓器的使用條件，包括兩方面內(nèi)容：

可靠性和電磁兼容性。可靠性是指在具體的使用條件下，電子變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件中對(duì)電子變壓器影響最大的是環(huán)境溫度。決定電子變壓器受溫度影響強(qiáng)度的參數(shù)是軟磁材料的居里點(diǎn)。軟磁材料居里點(diǎn)高，受溫度影響??；軟磁材料居里點(diǎn)低，對(duì)溫度變化比較敏感，受溫度影響大。

例如：錳鋅鐵氧體的居里點(diǎn)只有215℃，比較低，磁通密度、磁導(dǎo)率和損耗都隨溫度發(fā)生變化，除正常溫度25℃而外，還要給出60℃，80℃，100℃時(shí)的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。因此，錳鋅鐵氧體磁芯的工作溫度一般限制在100℃以下，也就是環(huán)境溫度為40℃時(shí)，溫升必須低于60℃。鈷基非晶合金的居里點(diǎn)為205℃，也低，使用溫度也限制在100℃以下。鐵基非晶合金的居里點(diǎn)為370℃，可以在150℃～180℃以下使用。高磁導(dǎo)坡莫合金的居里點(diǎn)為460℃至480℃，可以在200℃～250℃以下使用。微晶納米晶合金的居里點(diǎn)為600℃，取向硅鋼居里點(diǎn)為730℃，可以在300℃～400℃下使用。（電磁兼容性是指電子變壓器既不產(chǎn)生對(duì)外界的電磁干擾，又能承受外界的電磁干擾。電磁干擾包括：可聽見的音頻噪聲和聽不見的高頻噪聲。電子變壓器產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮系數(shù)大的軟磁材料，產(chǎn)生的電磁干擾大。）鐵基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)通常為最大(27～30)×10-6，必須采取減少噪聲抑制干擾的措施。高磁導(dǎo)Ni50坡莫合金的磁致伸縮系數(shù)為25×10-6，錳鋅鐵氧體的磁致伸縮系數(shù)為21×10-6。以上這3種軟磁材料屬于容易產(chǎn)生電磁干擾的材料，在應(yīng)用中要注意。3%取向硅鋼的磁致伸縮系數(shù)為(1～3)×10-6，微晶納米晶合金的磁致伸縮系數(shù)為(0.5～2)×10-6。這2種軟磁材料屬于比較容易產(chǎn)生電磁干擾的材料。6.5%硅鋼的磁致伸縮系數(shù)為0.1×10-6，高磁導(dǎo)Ni80坡莫合金的磁致伸縮系數(shù)為(0.1～0.5)×10-6，鈷基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)為0.1×10-6以下。這3種軟磁材料屬于不太容易產(chǎn)生電磁干擾的材料。由磁致伸縮產(chǎn)生的電磁干擾的頻率一般與電子變壓器的工作頻率相同。如果有低于或高于工作頻率的電磁干擾，那是由其他原因產(chǎn)生的。

3、完成功能電子變壓器從功能上區(qū)分主要有變壓器和電感器2種。

特殊元件完成的功能另外討論。

變壓器完成的功能有3個(gè)：功率傳送、電壓變換、絕緣隔離；

電感器完成功能有2個(gè)：功率傳送和紋波抑制。功率傳送有2種方式。

第一種是變壓器傳送方式，即外加在變壓器原繞組上的交變電壓，在磁芯中產(chǎn)生磁通變化，使副繞組感應(yīng)電壓，加在負(fù)載上，從而使電功率從原邊傳送到副邊。傳送功率的大小決定于感應(yīng)電壓，也就是決定于單位時(shí)間內(nèi)的磁通密度變量ΔB。ΔB與磁導(dǎo)率無(wú)關(guān)，而與飽和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br有關(guān)。從飽和磁通密度來(lái)看，各種軟磁材料的Bs從大到小的順序?yàn)椋鸿F鈷合金為2.3～2.4T，硅鋼為1.75～2.2T，鐵基非晶合金為1.25～1.75T，鐵基微晶納米晶合金為1.1～1.5T，鐵硅鋁合金為1.0～1.6T，高磁導(dǎo)鐵鎳坡莫合金為0.8～1.6T，鈷基非晶合金為0.5～1.4T，鐵鋁合金為0.7～1.3T，鐵鎳基非晶合金為0.4～0.7T，錳鋅鐵氧體為0.3～0.7T。作為電子變壓器的磁芯用材料，硅鋼和鐵基非晶合金占優(yōu)勢(shì)，而錳鋅鐵氧體處于劣勢(shì)。功率傳送的

第二種是電感器傳送方式，即輸入給電感器繞組的電能，使磁芯激磁，變?yōu)榇拍軆?chǔ)存起來(lái)，然后通過去磁變成電能釋放給負(fù)載。傳送功率的大小決定于電感器磁芯的儲(chǔ)能，也就是決定于電感器的電感量。電感量不直接與飽和磁通密度有關(guān)，而與磁導(dǎo)率有關(guān)，磁導(dǎo)率高，電感量大，儲(chǔ)能多，傳送功率大。各種軟磁材料的磁導(dǎo)率從大到小順序?yàn)椋篘i80坡莫合金為(1.2～3)×106，鈷基非晶合金為(1～1.5)×106，鐵基微晶納米晶合金為(5～8)×105，鐵基非晶合金為(2～5)×105，Ni50坡莫合金為(1～3)×105，硅鋼為(2～9)×104，錳鋅鐵氧體為(1～3)×104。作為電感器的磁芯用材料，Ni80坡莫合金、鈷基非晶合金、鐵基微晶納米晶合金占優(yōu)勢(shì)，硅鋼和錳鋅鐵氧體處于劣勢(shì)。傳送功率大小，還與單位時(shí)間內(nèi)的傳送次數(shù)有關(guān)，即與電子變壓器的工作頻率有關(guān)。工作頻率越高，在同樣尺寸的磁芯和線圈參數(shù)下，傳送的功率越大。電壓變換通過變壓器原繞組和副繞組匝數(shù)比來(lái)完成，不管功率傳送大小如何，原邊和副邊的電壓變換比等于原繞組和副繞組匝數(shù)比。絕緣隔離通過變壓器原繞組和副繞組的絕緣結(jié)構(gòu)來(lái)完成。絕緣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，與外加和變換的電壓大小有關(guān)，電壓越高，絕緣結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。紋波抑制通過電感器的自感電勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。只要通過電感器的電流發(fā)生變化，線圈在磁芯中產(chǎn)生的磁通也會(huì)發(fā)生變化，使電感器的線圈兩端出現(xiàn)自感電勢(shì)，其方向與外加電壓方向相反，從而阻止電流的變化。紋波的變化頻率比基頻高，電流紋波的電流頻率比基頻大，因此，更能被電感器產(chǎn)生的自感電勢(shì)抑制。電感器對(duì)紋波抑制的能力，決定于自感電勢(shì)的大小，也就是電感量大小，與磁芯的磁導(dǎo)率有關(guān)，Ni80坡莫合金、鈷基非晶合金、鐵基微晶納米晶合金磁導(dǎo)率大，處于優(yōu)勢(shì)，硅鋼和錳鋅鐵氧體磁導(dǎo)率小，處于劣勢(shì)。

4、提高效率提高效率是對(duì)電源和電子變壓器的普遍要求。

a、提高電子變壓器的效率。

例如：100VA電源變壓器，效率為98%時(shí)，損耗只有2W并不多。但是成十萬(wàn)個(gè)、成百萬(wàn)個(gè)電源變壓器，總損耗可能達(dá)到上十萬(wàn)W，甚至上百萬(wàn)W。還有，許多電源變壓器一直長(zhǎng)期運(yùn)行，年總損耗相當(dāng)可觀，有可能達(dá)到上千萬(wàn)kW"para" label-module="para">

b、電子變壓器的設(shè)計(jì)

電子變壓器的損耗包括磁芯損耗(鐵損)和線圈損耗(銅損)。鐵損只要電子變壓器投入工作，一直存在，是電子變壓器損耗的主要部分。因此，根據(jù)鐵損選擇磁芯材料，是電子變壓器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，鐵損也成為評(píng)價(jià)軟磁材料的一個(gè)主要參數(shù)。鐵損與電子變壓器磁芯的工作磁通密度和工作頻率有關(guān)，在介紹軟磁材料的鐵損時(shí)，必須說明是在什么工作磁通密度下和什么工作頻率下的損耗。

例如：P0.5/400，表示在工作磁通密度0.5T和工作頻率400Hz下的鐵損。P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和工作頻率100kHz下的鐵損。軟磁材料包括磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗。渦流損耗又與材料的電阻率ρ成反比。ρ越大，渦流損耗越小。各種軟磁材料的ρ從大到小的順序?yàn)椋哄i鋅鐵氧體為 108～109μΩ"para" label-module="para">

各零件作用

一般店鋪照明用的射燈、筒燈等用的電子變壓器.220v交流變直流12v50W，里面有一個(gè)7個(gè)接線頭的磁鐵線圈。3個(gè)電阻，6個(gè)二級(jí)管，4個(gè)電容，2個(gè)三極管。其作用分別為：

電阻：1啟動(dòng)電阻，2限流電阻，3穩(wěn)壓電阻

二極管：有四個(gè)二極管是整流用的，其余的兩個(gè)也是整流

電容：濾波

三極管：一個(gè)是開關(guān)三極管，另一個(gè)是啟動(dòng)用的