Причина, по которой в трансформаторах в качестве сердечников используются листы кремнистой стали.

Чтобы уменьшить другой тип потерь в железе — «потери на вихревые токи». Когда трансформатор работает, в катушках присутствует переменный ток, и создаваемый им магнитный поток, конечно, тоже переменный. Этот изменяющийся магнитный поток индуцирует ток в железном сердечнике. Индуцированный ток в железном сердечнике циркулирует в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного потока, отсюда и название вихревой ток. Потеря вихревых токов также приводит к нагреву железного сердечника.

Почему листы кремниевой стали используются для изготовления сердечников трансформаторов? Его преимущества:

Обычные сердечники трансформаторов обычно изготавливаются из листов кремнистой стали. Кремниевая сталь — это разновидность стали, легированной кремнием (также называемой силицидом), с содержанием кремния 0,8-4,8%. Кремниевая сталь используется для изготовления сердечников трансформаторов, поскольку это магнитный материал с высокой проницаемостью. В катушке под напряжением она может создавать большую интенсивность магнитной индукции, что позволяет уменьшить размер трансформатора.

Мы знаем, что настоящие трансформаторы всегда работают в условиях переменного тока. Потери мощности происходят не только в сопротивлении катушек, но и в железном сердечнике при намагничивании переменным током. Потери мощности в железном сердечнике обычно называют «потерями в железе», и они вызваны двумя факторами: «потерями на гистерезис» и «потерями на вихревые токи».

Гистерезисные потери — это потери в железе, вызванные явлением гистерезиса во время процесса намагничивания железного сердечника. Величина этих потерь прямо пропорциональна площади, ограниченной петлей гистерезиса материала. Кремниевая сталь имеет узкую петлю гистерезиса, поэтому ее использование для сердечников трансформаторов приводит к меньшим потерям на гистерезис, что значительно снижает выделение тепла.

Поскольку кремниевая сталь обладает вышеуказанными преимуществами, почему бы не использовать в качестве сердечника цельный блок кремнистой стали вместо того, чтобы перерабатывать его в листы?

Это связано с тем, что ламинированный сердечник может уменьшить другой тип потерь в железе — «потери на вихревые токи». Когда трансформатор работает, в катушках присутствует переменный ток, и создаваемый им магнитный поток, конечно же, также переменный. Этот изменяющийся магнитный поток индуцирует ток в железном сердечнике. Индуцированный ток в железном сердечнике циркулирует в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного потока, отсюда и название вихревой ток. Потеря вихревых токов также приводит к нагреву железного сердечника. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник трансформатора выполнен из сложенных друг на друга листов кремнистой стали, изолированных друг от друга. Это заставляет вихревые токи течь по узким, вытянутым путям через меньшие поперечные сечения, увеличивая сопротивление на пути вихревых токов. В то же время кремний в стали увеличивает удельное сопротивление материала, еще больше уменьшая вихревые токи.

Сердечники трансформаторов обычно изготавливаются из холоднокатаных листов кремнистой стали толщиной 0,35 мм. Эти листы разрезаются на прямоугольные полосы в соответствии с необходимыми размерами сердцевины, а затем складываются в стопку в форме буквы «E» или «I». Теоретически для минимизации вихревых токов более эффективными будут более тонкие листы кремнистой стали и более узкие полосы. Это не только уменьшит потери на вихревые токи и повышение температуры, но и сэкономит материал из кремнистой стали. Однако на практике при изготовлении сердечников из кремнистой стали нельзя учитывать только эти преимущества, так как это привело бы к значительному увеличению времени изготовления и уменьшению эффективной площади поперечного сечения сердечника. Поэтому при изготовлении сердечников трансформаторов из листов кремнистой стали необходимо учитывать конкретные обстоятельства и взвешивать баланс преимуществ и недостатков для выбора соответствующих размеров.