開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載67)

2-1-1-14．變壓器鐵芯脈沖導(dǎo)磁率與平均導(dǎo)磁率的測量

我們在前面（2-11）式和（2-12）式中，已經(jīng)介紹過脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率和開關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率的概念。脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率μ△ 由下式表示：

μ△=△B/△H —— 脈沖變壓器 （2-11）

開關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率μa 為：

μa=△Ba/△Ha —— 開關(guān)變壓器 （2-12）

（2-11）式中， μ△稱為脈沖靜態(tài)磁化系數(shù)，或脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率； △B為脈沖變壓器鐵芯中的磁通密度增量； △H為脈沖變壓器鐵芯中的磁場強(qiáng)度增量。（2-12）式中， μa為開關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率； △Ba為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁通密度增量； △Ha 為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁場強(qiáng)度增量。

在一定程度上來說，開關(guān)變壓器也屬于脈沖變壓器，因?yàn)樗鼈冚斎氲亩际请妷好}沖；但一般脈沖變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度基本上都是固定的，并且是單極性電壓脈沖，其磁滯回線的面積相對來說很小，因此，變壓器的脈沖導(dǎo)磁率μ△幾乎可以看成是一個(gè)常數(shù)。而開關(guān)變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度一般都不是固定的，其磁滯回線的面積相對來說變化比較大，鐵芯導(dǎo)磁率的變化范圍也比較大，特別是雙激式開關(guān)變壓器，因此，只能用平均導(dǎo)磁率μa的概念來描述。

如果不是特別強(qiáng)調(diào)脈沖變壓器輸入電壓為單極性脈沖電壓，并且輸入脈沖電壓的幅度以及寬度基本上都是固定的；那么，利用（2-11）式來計(jì)算開關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率也未嘗不可；因?yàn)?，人們在測量開關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率μa 的時(shí)候，不可能用很多不同幅度和寬度的脈沖電壓，分別對開關(guān)變壓器逐一進(jìn)行測試，然后再把測試結(jié)果取平均值。

我們可以試想，如果在眾多用來測試的不同幅度和寬度的電壓脈沖之中，我們只選出其中一組，其幅度和寬度都是在這些測試電壓脈沖之中比較偏中的，那么，用（2-11）式的測試結(jié)果來代替（2-12）式的結(jié)果，實(shí)際上不會(huì)有很大的區(qū)別；這樣，反而使得對變壓器平均導(dǎo)磁率的測量變得簡單。因此，我們在對開關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率進(jìn)行測試的時(shí)候，同樣可以用（2-11）式來測量，不過我們必須選用比較適當(dāng)?shù)臏y試脈沖電壓幅度與寬度。

根據(jù)這個(gè)想法，開關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率的測量方法與脈沖變壓器脈沖導(dǎo)磁率的測量方法基本一樣。開關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率的測量可在測量變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗的同時(shí)順便測得。

根據(jù)磁場強(qiáng)度的安培環(huán)路定律：磁場強(qiáng)度沿任何閉合回路l 的線積分，等于穿過該環(huán)路所有電流強(qiáng)度代數(shù)和?；蛘叽怕返目讼；舴蚨桑涸诖艌龌芈分?，任一繞行方向上磁通勢NI（N為線圈匝數(shù)，I為電流強(qiáng)度）的代數(shù)和恒等于磁壓降Hili（ Hi為磁場強(qiáng)度， li為磁路中磁場強(qiáng)度為 的平均長度）的代數(shù)和。亦可解釋為：磁場強(qiáng)度的平均值與任何閉合回路平均長度l的乘積，等于穿過該環(huán)路所有電流強(qiáng)度的代數(shù)和。這個(gè)定律在前面（2-32）式和（2-72）式中都已使用過，這里再重復(fù)一次，即：

△H●l=N●△I （2-90）

（2-90）式中， △H為變壓器鐵芯中的磁場強(qiáng)度增量，N為變壓器初級線圈的匝數(shù)， △I為流過變壓器初級線圈勵(lì)磁電流的增量。

從圖2-26或圖2-28中可以看出，（2-90）式中的 △I就是勵(lì)磁電流的最大值Iμm 。另外再根據(jù)電磁感應(yīng)定理中輸入電壓與磁通和磁通變化率，以及磁通與磁通密度等關(guān)系，即可求得：

μa≈μ△=△B/△H=Ulτ/SNIμm （2-91）

（2-91）式中，μa為開關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率； μ△為脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率，或脈沖靜態(tài)磁化系數(shù)； △B為在某測試脈沖電壓幅度和寬度的條件下，開關(guān)變壓器鐵芯中的磁通密度增量； △H為在某測試脈沖電壓幅度和寬度的條件下，開關(guān)變壓器鐵芯中的磁場強(qiáng)度增量；U為輸入脈沖電壓的幅度；S為變壓器鐵芯的截面積；N為開關(guān)變壓器初級線圈的匝數(shù)； l為開關(guān)變壓器鐵芯磁回路的平均長度； Iμm為流過開關(guān)變壓器初級線圈勵(lì)磁電流的最大值；τ為電壓脈沖的寬度。