開關(guān)變壓器講解之直流脈沖對鐵芯的磁化

如果脈沖序列的占空系數(shù)(占空比)滿足磁化電流在后一個脈沖進(jìn)入前下降為零，即開關(guān)電源工作于電流臨界連續(xù)或不連續(xù)狀態(tài)。

當(dāng)?shù)谝粋€直流脈沖結(jié)束以后，由于開關(guān)變壓器初級線圈開路，雖然流過變壓器初級線圈中的勵磁電流下降到零，但磁場強(qiáng)度H不會馬上下降到零;此時，變壓器的初、次級線圈會同時產(chǎn)生反電動勢，由于反電動勢的作用，在變壓器的初、次級線圈回路中都會有電流流過，這種回路電流屬于感應(yīng)電流，或稱感生電流。

當(dāng)?shù)谝粋€直流脈沖結(jié)束時，如果開關(guān)變壓器初級線圈不開路，反電動勢會對輸入電壓進(jìn)行反充電;如果開關(guān)變壓器初級線圈是開路的，反電動勢會對初級線圈中的分布電容進(jìn)行充放電，從而會在初級線圈內(nèi)部產(chǎn)生高頻振蕩。

由反電動勢產(chǎn)生的感應(yīng)電流會在變壓器鐵芯中產(chǎn)生反向磁場，使變壓器鐵芯退磁，磁場強(qiáng)度H開始由第一最大值Hm1逐步下降到0;但變壓器鐵芯中的磁通密度B并不是按充磁時的0-1磁化曲線原路返回，跟隨磁場強(qiáng)度下降到零，而是按另一條新的磁化曲線1-2返回到2點(diǎn);即：第一個剩余磁通密度Br1處。因此，人們都習(xí)慣地把磁通密度位于2點(diǎn)的值，稱為剩余磁通密度，或簡稱“剩磁”。變壓器鐵芯有剩磁說明變壓器鐵芯有記憶特性，這是鐵磁材料的基本特性。

磁場強(qiáng)度H下降到零，但變壓器鐵芯中的磁通密度不能跟隨磁場強(qiáng)度下降到零，而只能下降到某個磁通密度剩余值，這種現(xiàn)象稱為變壓器鐵芯具有磁矯頑力，簡稱矯頑力，用Hc表示。變壓器鐵芯具有磁矯頑力，這是鐵磁材料或磁性材料最基本的性質(zhì)。

同理，當(dāng)?shù)诙€直流脈沖加到變壓器初級線圈a、b兩端時，變壓器鐵芯中的磁通密度B將按圖2-2中新的磁化曲線2-3上升，磁通密度被磁場強(qiáng)度磁化到第二個最大值Bm2，使磁通密度產(chǎn)生一個增量ΔB，ΔB=Bm2-Br1。

第二個直流脈沖結(jié)束以后，流過變壓器初級線圈中的勵磁電流下降到零，變壓器初、次級線圈產(chǎn)生的反電動勢，又會使磁通密度按另一條新的退磁化曲線3-4返回到第二個剩余磁通密度Br2處;當(dāng)然，Br2同樣也只是變壓器鐵芯被退磁時磁通密度變化過程中的又一個臨時剩余值。

其余依次類推，第3、4個直流脈沖電壓同樣也會讓磁通密度增加一個增量ΔB，即：

(2-9)式中，ΔB為磁通密度增量;只要作用于開關(guān)變壓器線圈上的脈沖電壓的幅度U和脈沖寬度τ不變，則變壓器鐵芯片的磁化過程就會在磁通密度增量為常數(shù)(B=常數(shù))的條件下進(jìn)行。

但在直流脈沖的幅度和寬度不變的情況下，磁通密度的增量ΔB不改變，并不意味著磁場強(qiáng)度的增量可以保證不變，這是磁強(qiáng)度度與磁場強(qiáng)度之間的一個重要區(qū)別。

經(jīng)過n個直流脈沖電壓之后，變壓器鐵芯中的最大磁通密度Bm和剩余磁通密度Br才能基本穩(wěn)定在某個數(shù)值之上，即：脈沖序列的作用達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，磁化過程將沿原始曲線上某一固定局部磁滯回線n點(diǎn)重復(fù);這時剩余磁通密度為Brn(Brn=Br)，磁通密度變化無論磁場強(qiáng)度增長或降低，其ΔB值基本不變。