Обычно используемые железные сердечники трансформаторов обычно изготавливаются из листов кремнистой стали. Кремниевая сталь — это разновидность стали, содержащей кремний (кремний также называют кремнием). Содержание кремния составляет от 0,8% до 4,8%. Кремниевая сталь используется в качестве железного сердечника трансформатора, поскольку кремниевая сталь сама по себе является магнитным материалом с сильной магнитной проницаемостью. В катушке под напряжением он может генерировать относительно большую интенсивность магнитной индукции, тем самым уменьшая объем трансформатора.
Мы знаем, что настоящий трансформатор всегда работает в состоянии переменного тока. Потери мощности происходят не только на сопротивлении катушки, но и в железном сердечнике, намагниченном переменным током. Обычно потери мощности в железном сердечнике называют «потерями в железе». Потери железа вызваны двумя причинами: одна — «потери на гистерезис», а другая — «потери на вихревые токи».
Гистерезисные потери — это потери в железе, возникающие в железном сердечнике во время процесса намагничивания из-за существования явления гистерезиса. Величина этих потерь пропорциональна площади, ограниченной петлей гистерезиса материала. Петля гистерезиса кремнистой стали узкая. Использование его в качестве железного сердечника трансформатора имеет относительно небольшие потери на гистерезис, что позволяет значительно снизить степень его нагрева.
Поскольку кремниевая сталь обладает вышеуказанными преимуществами, почему бы не использовать в качестве железного сердечника целый кусок кремнистой стали, а переработать его в листы? Это связано с тем, что сердечники из листового железа могут снизить другой вид потерь в железе - «потери на вихревые токи».
При работе трансформатора в катушке присутствует переменный ток. Магнитный поток, который он генерирует, конечно, переменный. Этот изменяющийся магнитный поток генерирует индуцированный ток в железном сердечнике. Индуцированный ток, генерируемый в железном сердечнике, циркулирует по петле в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного потока, поэтому его называют вихревым током.
Потери вихревых токов также нагревают железный сердечник. Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, железный сердечник трансформатора состоит из изолированных листов кремнистой стали, уложенных друг на друга, так что вихревой ток проходит через относительно небольшое поперечное сечение в длинной и узкой цепи, чтобы увеличить сопротивление на пути вихревых токов. В то же время кремний в кремнистой стали увеличивает удельное сопротивление материала, а также играет роль в уменьшении вихревых токов.
Для изготовления железного сердечника трансформатора обычно выбирают холоднокатаные листы кремнистой стали толщиной 0,35 мм. В зависимости от требуемого размера железного сердечника их разрезают на длинные полоски, а затем складывают в стопку в форме «日» или «口». Теоретически, чтобы уменьшить вихревые токи, чем тоньше лист кремнистой стали и чем уже соединенные полосы, тем лучше эффект. Это не только уменьшает потери на вихревые токи и снижает повышение температуры, но также экономит материал листов кремнистой стали.
Но в реальном производстве сердечников из листового железа из кремнистой стали оно основано не только на вышеупомянутых благоприятных факторах. Потому что изготовление железных сердечников таким способом значительно увеличит рабочее время, а также уменьшит эффективное сечение железного сердечника. Поэтому при изготовлении железных сердечников трансформаторов из листов кремнистой стали следует исходить из конкретных ситуаций, взвешивать все за и против и выбирать лучший размер.
Трансформатор выполнен по принципу электромагнитной индукции. На закрытой колонне с железным сердечником имеются две обмотки: первичная и вторичная. При подаче напряжения источника переменного тока на первичную обмотку. В первичной обмотке течет переменный ток и устанавливается магнитный потенциал. Под действием магнитного потенциала в железном сердечнике создается переменный основной магнитный поток.
Лист электротехнической кремнистой стали широко известен как лист кремниевой стали или лист кремниевой стали. Как следует из названия, это электротехническая кремниевая сталь с содержанием кремния 0,8% - 4,8%, которую изготавливают методом горячей и холодной прокатки. Обычно толщина листа составляет менее 1 мм, поэтому его называют тонким листом. В широком смысле лист из кремнистой стали относится к категории листов и образует самостоятельную отрасль из-за своего специального использования. Лист электротехнической кремниевой стали обладает превосходными электромагнитными свойствами и является важным магнитным материалом, незаменимым в энергетической, телекоммуникационной и приборостроительной промышленности.