變壓器是電力系統中不可或缺的設備，它能夠將電能從一個電壓等級轉換到另一個電壓等級。變壓器的效率和性能在很大程度上取決于其鐵芯的結構。鐵芯是變壓器中用于提高磁通密度和減少磁滯損耗的關鍵部件。鐵芯的結構通常分為兩大類：心式鐵芯和殼式鐵芯。

心式鐵芯（Core-type Core）

心式鐵芯是變壓器中最常見的鐵芯結構，其特點是鐵芯呈環形，繞組環繞在鐵芯的中心。這種結構的鐵芯通常由硅鋼片疊壓而成，硅鋼片具有良好的磁性能，能夠減少磁滯損耗和渦流損耗。

結構特點

1. 環形結構 ：心式鐵芯通常由多個硅鋼片疊壓而成，形成一個環形結構。
2. 繞組分布 ：高壓繞組和低壓繞組分別環繞在鐵芯的內外兩側。
3. 磁通路徑 ：磁通主要通過鐵芯的中心部分，形成閉合的磁路。

工作原理

當變壓器接入交流電源時，繞組中產生交變電流，從而在鐵芯中產生交變磁通。這個磁通通過鐵芯的環形結構，使得繞組中產生感應電動勢，實現電壓的變換。

優缺點

優點 ：

• 高效率 ：由于磁通主要集中在鐵芯內部，磁通密度較高，因此變壓器的效率較高。
• 良好的熱穩定性 ：鐵芯的環形結構有助于熱量的散發，提高變壓器的熱穩定性。
• 易于維護 ：由于繞組和鐵芯的分離，維護和檢修相對容易。

缺點 ：

• 體積較大 ：心式鐵芯的體積相對較大，占用空間較多。
• 成本較高 ：由于需要較多的硅鋼片，成本相對較高。

應用

心式鐵芯廣泛應用于各種類型的變壓器中，包括電力變壓器、配電變壓器、控制變壓器等。

殼式鐵芯（Shell-type Core）

殼式鐵芯是另一種常見的鐵芯結構，其特點是鐵芯呈殼狀，繞組位于鐵芯的內部。這種結構的鐵芯同樣由硅鋼片疊壓而成。

結構特點

1. 殼狀結構 ：殼式鐵芯通常由多個硅鋼片疊壓而成，形成一個殼狀結構。
2. 繞組位置 ：高壓繞組和低壓繞組位于鐵芯的內部，被鐵芯包圍。
3. 磁通路徑 ：磁通通過鐵芯的內外兩側，形成閉合的磁路。

工作原理

與心式鐵芯類似，殼式鐵芯的工作原理也是基于交變電流在繞組中產生交變磁通，通過鐵芯的殼狀結構實現電壓的變換。

優缺點

優點 ：

• 體積較小 ：由于繞組位于鐵芯內部，殼式鐵芯的體積相對較小，節省空間。
• 磁通分布均勻 ：由于磁通通過鐵芯的內外兩側，磁通分布更加均勻。

缺點 ：

• 散熱困難 ：由于繞組被鐵芯包圍，散熱相對較差，可能導致變壓器過熱。
• 維護困難 ：繞組和鐵芯的緊密結構使得維護和檢修較為困難。

應用

殼式鐵芯通常用于小型變壓器和一些特殊用途的變壓器中，如電子設備中的電源變壓器。

結論

心式鐵芯和殼式鐵芯各有優缺點，適用于不同的變壓器類型和應用場景。心式鐵芯因其高效率和良好的熱穩定性而被廣泛應用于大型變壓器中，而殼式鐵芯則因其體積小和磁通分布均勻的特點，適用于小型變壓器和特殊用途的變壓器。