变压器中铁芯涡损是什么原理 变压器铁芯涡流损耗原理

1、涡损的概念

对于变压器而言，铁芯材料的选择至关重要。铁芯是变压器中传导磁场和承担磁通的主要元件，其重要性不言而喻。俗话说：“变压器中，发热最多的地方在铁芯。”变压器工作时铁芯表面存在的交变磁通量引起了能量损耗，其中涡流损耗被称为涡损。涡损是变压器损耗的重要组成部分。换言之，变压器的效率将受到涡损的直接影响。

涡损又被称为材料的焦耳耗散，指交变磁通量在铁芯中形成的环流所产生的损耗。涡损产生的原因是磁感应线在回路中所产生的感生电动势，它是由反向感应电势阻碍着磁通量的急剧变化所产生的。普遍认为，涡损的影响是无法避免的，因此，寻找涡损减小的方法并将其在变压器中达到最小，对于提高变压器的性能是十分必要的。

2、影响涡损的因素

变压器中铁芯的涡损不仅与铁芯的材质有关，而且与铁芯的截面形状、大小，绕组形式和绕组的排列方式、变压器的磁通量等都有密切的关联。铁芯的某些特定形状，例如截面呈“8”字形，绕组中有不同的高低分布（称为同轴式绕组），以及铁芯分裂成两部分等都是减小涡损的有效途径。

在设计变压器时，磁通密度是一个很重要的参数。如果磁通密度过高，涡流损耗将会增加，从而导致过热和老化。当磁通密度较低时，涡损可以降到很低水平。

3、涡损计算方法

涡损是变压器的重要参数之一，因此在变压器的设计和选择过程中，必须进行涡损计算。对于变压器的涡损计算方法而言，有几种不同的方法：

1.基于麦克斯韦方程组的分析方法，它涉及很多复杂的数学计算，但可以准确计算出涡损。

2.根据满足涡流磁场方程的法拉第感应定律进行计算，它通常应用于设计方案的确定。

3.建立等效电路模型，将复杂的涡损计算问题简化为待求解的电路问题，实现精度较高，但对计算条件要求较高。

4、减小涡损的方法

对于涡损而言，降低涡损有十分显著的经济和环境效益。下面列举出了几个涡损降低的方案：

1.合理选择铁芯的截面和形状。

2.确保铁芯的材料高质量，如使其维持高温、高频率和高磁通下的磁特性。

3.通过采用一些特殊的涡流减小方法的应用来消除涡流，如斜接绕组，分层绕组，磁通分裂铁芯等。

要达到这样的目的，铁芯的设计应该寻求对高磁通密度和高频率给予较好的支持，同时优化绕组。建立好的涡损模型和计算方法，如三维磁场和定电位等方法，对于优化设计和涡损控制也有重要的作用。