変圧器の鉄心材料

質問

変圧器の鉄心の飽和磁束密度と透磁率が大きいとどんな影響がありますか。それらが大きいから鉄損の少ない珪素鋼板を使う関連性がよくわかっていません。

いろいろ調べて鉄損には渦電流損とヒステリシス損の2種類があることがわかりました。珪素を入れるのはヒステリシス損を減らすためで、珪素鋼板の表面に絶縁被膜を施したのは渦電流損を減らすためだというのは分かりました。しかし、なぜそのやり方でやったらヒステリシス損と渦電流損が減るんですか。

また、珪素鋼板を積み重ねた積層鉄心に比べて継目のない方向性珪素鋼帯を巻いた巻鉄心の方が励磁電流が小さいのはなぜですか。継目がないから磁束が通りやすく、その分必要な電流も少なくなるという理解でよろしいでしょうか。ちなみに、中小形変圧器に巻鉄心が使うのもこの励磁電流が少ないという理由だそうですが、大形器には使っても大丈夫ではないかと思いますが、どうなんでしょうか。

細かいところにこだわりすぎて申し訳ございませんが、ぜひご教示よろしくお願いいたします。

回答No.1

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飽和磁束密度が大きければ、磁束密度を上げての使用ができるので鉄芯の断面積が小さくコンパクトなトランスに出来ます。
透磁率が高ければ、必要な磁束を作るための励磁電流成分が小さくなります。

渦電流は、鉄板を薄くし間を絶縁することで、渦電流の流れる経路をカットして損失を抑えることができます。

方向性珪素鋼板の方が非方向性のよりも磁束の通る方向での透磁率が高いので、励磁電流を抑えられます。

巻鉄心は大型のトランスだと、鉄心の組立に難があるので使いにくいかもしれません。