開關(guān)變壓器之鐵芯磁滯的回線測(cè)量

變壓器的鐵芯材料的磁滯損耗和渦流損耗大小是決定變壓器的鐵芯材料技術(shù)性能好壞的最重要因素。因此，對(duì)變壓器的鐵芯材料進(jìn)行磁滯回線測(cè)量是必要的，通過(guò)測(cè)試變壓器鐵芯的磁滯回線，很容易就可以看出變壓器的鐵芯材料的主要電氣性能。

現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)電源的工作效率和體積以及安全要求越來(lái)越高，在開關(guān)電源中決定工作效率和體積以及安全要求的諸多因素，基本上都與開關(guān)變壓器有關(guān)，而與開關(guān)變壓器技術(shù)性能相關(guān)最大的要算是變壓器的鐵芯材料。變壓器的鐵芯材料的磁滯損耗和渦流損耗大小是決定變壓器的鐵芯材料技術(shù)性能好壞的最重要因素。因此，對(duì)變壓器的鐵芯材料進(jìn)行磁滯回線測(cè)量是必要的。

變壓器的鐵芯一般都選用鐵磁材料，鐵磁材料除了具有高的磁導(dǎo)率外，另一重要的磁性特點(diǎn)就是鐵磁材料在磁化過(guò)程中，磁通密度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H相差一個(gè)相位，這個(gè)特性稱為磁滯現(xiàn)象。

因此，當(dāng)變壓器的鐵芯被交變磁場(chǎng)磁化時(shí)，變壓器的鐵芯的磁化曲線也稱磁滯回線。磁滯回線是介質(zhì)內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁通密度B的關(guān)系曲線，通過(guò)測(cè)試變壓器鐵芯的磁滯回線，很容易就可以看出變壓器的鐵芯材料的主要電氣性能。

要對(duì)鐵磁材料的磁滯回線的參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試是比較麻煩的，不過(guò)用示波器顯示磁滯回線則比較簡(jiǎn)便。圖2-15是用示波器測(cè)量變壓器鐵芯磁滯回線的原理圖。

在圖2-15中，變壓器T1為信號(hào)源，通過(guò)K1選擇變壓器T1次級(jí)線圈的抽頭就可以改變信號(hào)源的電壓輸出；T2為待測(cè)變壓器樣品，Dp為示波器；R1、R2、R3、R4為顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度H的取樣電阻，取樣電壓u1作為示波器X軸偏轉(zhuǎn)顯示輸入電壓，通過(guò)K2可以選擇取樣電壓輸出，從而可以改變示波器X軸偏轉(zhuǎn)顯示的寬度；電阻R和電容C為積分電路，積分電壓u2由電容C兩端輸出，作為示波器Y軸偏轉(zhuǎn)顯示輸入電壓，以顯示磁通密度B。

（2-34）式表明：在圖2-15中，任一時(shí)刻取樣電壓u1均與磁場(chǎng)強(qiáng)度H成正比，因此，電壓u1可以作為示波器X軸輸入電壓，用示波器的水平方向來(lái)顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度H。我們?cè)賮?lái)看怎樣對(duì)磁通密度B進(jìn)行顯示。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在交變磁場(chǎng)的作用下，變壓器T2次級(jí)線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e2大小為：

由（2-35）和（2-36）式可以看出，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是磁通密度對(duì)時(shí)間的微分，那么磁通密度就應(yīng)該是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)時(shí)間的積分。因此，對(duì)磁通密度B進(jìn)行顯示必須由一個(gè)積分電路組成。在圖2-15中，RC電路正好有這種積分特性。

從原理上來(lái)說(shuō)，只有RC積分電路輸出電壓的特性與磁場(chǎng)強(qiáng)度取樣電路輸出電壓的特性（速率）基本一致的時(shí)候，磁滯回線的顯示失真才會(huì)最小。那么u1電壓的變化特性與u2電壓的變化特性是否基本一致呢？為了簡(jiǎn)單和便于分析，這里我們把輸入電壓看成是交流脈沖方波，但對(duì)于正弦波電壓還是同樣有效。

（2-38）式中，e1為加到變壓器T2初級(jí)線圈兩端的電壓（這里為方波），或T1變壓器次級(jí)線圈輸出的電壓（方波）；L1為變壓器T2初級(jí)線圈的電感，i1(0)為時(shí)間等于零時(shí)變壓器T2初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流。

實(shí)際上，這里的i1(0)要與積分電路中電容器C，在同樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的充電電壓u2(0)，所對(duì)應(yīng)的磁通密度B(0)，互相對(duì)應(yīng)才有意義，因?yàn)樗鼈冎g存在相位差。

由（2-38）式可以看出，如果忽略取樣電阻R1兩端的電壓降u1，流過(guò)變壓器T2初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流是一個(gè)線性電流，即：取樣電阻R1的輸出電壓u1為鋸齒波，正好與示波器X軸的掃描電壓相對(duì)應(yīng)。

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