開關(guān)變壓器講解之交流脈沖對(duì)鐵芯的磁化

相對(duì)于直流脈沖而言，交流脈沖對(duì)鐵芯的磁化不用擔(dān)心磁飽和的問題，它的磁通在一個(gè)周期內(nèi)組成一個(gè)閉合的曲線。隨著輸入電壓周而復(fù)始的循環(huán)變化。直流脈沖對(duì)鐵芯磁化的時(shí)候，磁場(chǎng)強(qiáng)度和勵(lì)磁電流的變化幅度都要經(jīng)過一個(gè)過渡過程，然后才基本趨于穩(wěn)定;交流脈沖磁化鐵芯的過程達(dá)到穩(wěn)定需要的時(shí)間非常短;從輸入第一個(gè)脈沖開始，磁通密度B或磁通增長(zhǎng)的幅度與下降的幅度就基本一樣大。

雙激式變壓器與單激式變壓器的區(qū)別主要是兩者輸入電壓的參數(shù)不一樣。單激式變壓器輸入的電壓是單極性直流脈沖，而雙激式變壓器輸入的電壓是雙極性交流脈沖。

為了簡(jiǎn)單起見，我們把雙激式變壓器開關(guān)電源等效成如圖2-5所示電路。圖2-5與圖2-1所示電路的不同之處在于，圖2-1輸入電壓是直流脈沖方波，而圖2-5輸入電壓是交流脈沖電壓方波。因此，圖2-5所示電路與一般的變壓器電路在工作原理上沒有根本的區(qū)別。

在圖2-5中，當(dāng)一系列序號(hào)為1、2、3、…的交流脈沖電壓方波分別加到變壓器初級(jí)線圈a、b兩端時(shí)，在開關(guān)變壓器的初級(jí)線圈中就會(huì)分別有兩個(gè)正、反方向的勵(lì)磁電流流過，同時(shí)，在開關(guān)變壓器的鐵芯中就會(huì)分別產(chǎn)生正、反兩個(gè)方向的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為H的磁化作用下又會(huì)產(chǎn)生與磁場(chǎng)強(qiáng)度H對(duì)應(yīng)的磁通密度B或磁通。

圖2-6是雙激式開關(guān)變壓器鐵芯磁通密度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系圖，或稱變壓器鐵芯磁化曲線圖或磁滯回線圖。之所以把圖2-6磁滯回線圖，是因?yàn)榇磐芏菳比磁場(chǎng)強(qiáng)度H滯后一個(gè)相位或者一段時(shí)間。

如果開關(guān)變壓器的鐵芯在這之前從來沒有被任何磁場(chǎng)磁化過，并且開關(guān)變壓器的伏秒容量足夠大，那么，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)交流脈沖的正半周電壓加到變壓器初級(jí)線圈a、b兩端時(shí)，在變壓器初級(jí)線圈中將有勵(lì)磁電流流過，并在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng);在磁場(chǎng)強(qiáng)度H的作用下，變壓器鐵芯中的磁通密度B將會(huì)按圖2-6中o-a磁化曲線上升;當(dāng)脈沖電壓的正半周將要結(jié)束時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)最大值Hm，同時(shí)對(duì)應(yīng)的磁通密度也被磁化到最大值Bm。磁通密度在增加，表示流過變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)正在對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行充磁。

第一個(gè)交流脈沖的正半周電壓結(jié)束后，雖然輸入電壓由正的最大值突然降到0 ，但流過變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流不能馬上下降到零，因此，磁場(chǎng)強(qiáng)度H也不會(huì)馬上下降到零;此時(shí)，變壓器的初、次級(jí)線圈會(huì)同時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，由于反電動(dòng)勢(shì)的作用，在變壓器的初、次級(jí)線圈回路中會(huì)有電流流過，這種回路電流屬于感應(yīng)電流，或稱感生電流，感應(yīng)電流會(huì)在變壓器鐵芯中產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，使變壓器鐵芯退磁，磁場(chǎng)強(qiáng)度H開始由最大值Hm逐步退到0 。

但變壓器鐵芯中的磁通密度B卻不會(huì)跟隨磁場(chǎng)強(qiáng)度下降到零，由于變壓器鐵芯具有磁矯頑力，變壓器鐵芯鐵芯的磁化過程是不可逆的，因此磁通密度被退磁時(shí)并不是按充磁時(shí)的o-a磁化曲線原路返回，而是按另一條新的磁化曲線a-b返回到b點(diǎn)，即：剩余磁通密度Br處;因此，磁通密度位于b點(diǎn)的值，人們都習(xí)慣地把它稱為剩余磁通密度，或簡(jiǎn)稱“剩磁”，用Br表示。