正文 揭開變壓器的麵紗(1 / 2)

我們知道,變壓器能夠把交流電的電壓升高或者降低,而整流器卻能把交流電變成直流電。它們真是神通廣大,好像魔術師一樣。你一定想知道其中的奧秘吧!下麵我們就來一步一步地揭開它們神秘的麵紗。

日常生活中用的電爐,都有一盤卷曲的爐絲,通電以後利用爐絲發出的熱來加熱東西。有沒有不用爐絲的電爐呢?有。

用0.31毫米直徑的漆包線,繞製一個內徑5厘米的線圈,共繞2000匝。把粗鐵絲(如8號鐵絲)截成和線圈架一樣高的小段,給每小段鐵絲的四周塗上清漆,插入線圈架的孔裏,填滿塞緊為止。

把線圈豎立起來,再找一個小鋁盒,盛上冷水放在線圈上,然後把線圈接到220伏的交流電源上。過一會小鋁盒裏的水就沸騰起來了。有趣的是,當你仔細觀察線圈和鐵芯的時候也並沒有發現有燒紅發熱的地方。即使在鋁盒和鐵芯之間墊上一塊幹布,也不會被燒焦。那麼,水是被什麼燒開的呢?

你先別著急,我們再做個實驗:給一隻玻璃杯盛上水,用它來代替鋁盒。接通電源以後,等了好長時間,杯裏的水也不開,用手摸一下,連溫的感覺也沒有。這又是為什麼呢?

原來我們做的是一個感應式電爐實驗,它本身不是發熱體,但是有一個要求:被加熱物體中至少有一件是金屬良導體(如我們實驗裏的鋁盒)。給線圈通入交流電的時候,就產生了交變的磁場,鋁盒處在交變磁場中,因此它裏麵就感應出電流(渦電流)。就是這種渦電流發出的熱把水燒開了。

其實,這種感應式電爐,就是一個變形的降壓變壓器,線圈就相當於初級線圈;鋁盒就相當於次級線圈。給線圈裏通入一定的交流電流後,在鋁盒裏就感應出較大的電流,有利於加熱物體。如果增大輸入的電能,就能升高加熱溫度,縮短加熱時間,提高工作效率。

這種感應式電爐有它的特殊用處,一些難熔的金屬,性質比較活潑的金屬材料,就是用感應式電爐來冶煉的。提純半導體材料也用這種電爐來加熱。

在生產和生活中使用的變壓器多種多樣,按用途可分為升壓和降壓兩大類,按照結構特點又分為殼式、芯零和漸開線式等。用處不同的變壓器,容量大小和體積大小也各不一樣。

變壓器中的鐵芯是用來增大線圈的磁通量,提高變壓器的性能的。可是,我們通常見到的變壓器的鐵芯都是由矽鋼薄片壓製而成,這是為什麼呢?

原來在線圈通以交流電之後,由於電流隨時間不斷變化,其產生的磁場也要不斷變化,這樣就會在線圈內的金屬中感應出電流,這種電流稱作渦流。由於金屬的電阻率很小,金屬內部往往激發出強大的渦流。

渦流與普通電流一樣,也要放出焦耳熱。工業上利用渦流的熱效應製成高頻感應爐來冶煉金屬。這種冶煉方法有一個很大優點,由於冶煉時所需的熱量直接來自被冶煉金屬本身,因此可達到極高的溫度,並且有速度快、效率高和溫度易控製等特點。

但渦流也有其不利的一麵。一方麵由於它的熱效應,使變壓器和電機中的鐵芯溫度升高,導致線圈材料壽命的縮短。另一方麵,由於渦流發熱要損耗額外的能量,使變壓器和電機的效率降低。因此,為了降低渦流效應,變壓器和電機鐵芯都不用整塊鋼鐵,而用很薄的矽鋼片疊壓而成。

矽鋼是摻有少量矽的鋼,其電阻率比普通鋼的要大,因此,渦電流就會變小,從而減小渦流熱效應。把矽鋼製成薄片則是為了借用片片的絕緣漆切斷渦流的道路以進一步減小渦流的熱效應。計算表明,渦流產生的熱量與片的厚度平方成正比,因此,矽鋼片做得越薄越好。

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