開關(guān)電源原理與設(shè)計(連載66)

在t1-t2期間，控制開關(guān)K2和K3接通，同時K1和K4關(guān)斷；電源電壓U通過K2和K3加于變壓器初級線圈b、a兩端；相當于變壓器初級線圈的輸入電壓被反相，流過變壓器初級線圈的電流 i還是由iμ 和 ib兩部分組成，但iμ 和ib 的方向均與原來相反； 的數(shù)值基本不變； 在一開始瞬間是作為反電動勢輸出能量給電源充電，方向與輸入電流方向相反，充電過程很快結(jié)束，電流為0；然后，電源反過來給變壓器初級線圈供電，勵磁電流作為變壓器鐵芯的消磁和充磁能源，開始反方向線性上升。

iμ 和ib 的數(shù)值，不管是正方向還是反方向，分別都是由（2-65）式和（2-66）式?jīng)Q定；其中，iμ 為勵磁電流，其值隨時間線性上升； ib為渦流損耗電流，其值為常數(shù)，不隨時間改變。

我們從圖2-28-b中可以看出，在輸入電壓作用期間，勵磁電流 iμ是跟隨時間線性增長的；而渦流損耗電流ib 為常量，它不會跟隨時間線性變化；因此，用示波器很容易就可以把它們區(qū)分開來，通過測量取樣電阻R兩端的電壓，就可以間接測量iμ 和ib的數(shù)值。

設(shè)輸入序列電壓脈沖方波的寬度為τ，周期為T，T = 2τ，那么，在輸入電壓期間，勵磁電流 iμ 產(chǎn)生的磁滯損耗半波平均功率以及磁滯損耗全波平均功率均相等，因此，我們可以把它們統(tǒng)稱為磁滯損耗平均功率Pμ。

Pμ = UIμ （2-85）

（2-85）和（2-86）式中， Pμ為雙激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗平均功率； Iμ為流過雙激式開關(guān)變壓器初級線圈勵磁電流的平均值； Iμm為流過雙激式開關(guān)變壓器初級線圈勵磁電流的最大值；τ為輸入電壓脈沖方波的寬度。

根據(jù)（2-66）式以及圖2-19、圖2-20和圖2-28的分析結(jié)果可知，渦流損耗是由渦流損耗電流ib 產(chǎn)生的。并且由圖2-28看出，渦流損耗電流 ib產(chǎn)生的渦流損耗半波平均功率以及渦流損耗全波平均功率均相等，因此，我們可以把它們統(tǒng)稱為渦流損耗平均功率Pb ，由此，可以求得渦流損耗電流ib 產(chǎn)生的平均功率Pb 為：

Pb= UIb = U ib （2-87）

（2-87）式中， Pb為雙激式開關(guān)變壓器鐵芯的渦流損耗平均功率；U為電源電壓幅度； Ib為渦流損耗電流的半波平均值， Ib =ib ，因為ib 為一常數(shù)值。
由（2-85）、（2-86）、（2-87）式可以看出，計算雙激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗要比計算單激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗，簡單很多。

當加到變壓器初級線圈兩端的電壓為正弦波時，變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗可分別用（2-88）和（2-89）經(jīng)驗公式進行估算：

（2-88）式中， Pμ為輸入電壓為正弦波時變壓器鐵芯的磁滯損耗[W]； kμ為與鐵磁物質(zhì)有關(guān)的系數(shù)（由試驗決定）；f 為頻率[Hz]，即每秒反復(fù)磁化的系數(shù)； Bm為磁滯回線上磁感應(yīng)強度的最大值[Wb/m2]；V為變壓器鐵心的體積[m3]； n為由Bm的范圍決定的指數(shù)，當0＜ Bm＜1.0[Wb/m2]時，n ≈ 1.6 ；當 0＜Bm＜0.1[Wb/m2] 或1＜Bm＜1.6[Wb/m2] 時，n ≈ 2 。

（2-89）式中， Pb為輸入電壓為正弦波時變壓器鐵芯的磁滯損耗[W]； kb為與鐵磁物質(zhì)電阻率、截面積、體積、形狀有關(guān)的系數(shù)（由試驗決定）； f為頻率[Hz]；Bm 為磁滯回線上磁感應(yīng)強度的最大值[Wb/m2]；V為變壓器鐵心的體積[m3]。

這里順便指出，利用（2-88）和（2-89）式來分別測試變壓器鐵心的磁滯損耗和渦流損耗是非常困難的；一個是它們的系數(shù)很難決定，另一個是兩者很難分別進行測量，或從測量結(jié)果中進行分離。對比兩式的參數(shù)就可以知道，它們之間最大的區(qū)別是頻率對損耗的影響程度；一個是與頻率成正比，另一個是與頻率的平方成正比。理論上可以通過改變輸入電壓頻率的方法來進行測量，然后再對測試結(jié)果進行分離；但當輸入電壓的參數(shù)與變壓器的實際工作情況相差太遠時，測試結(jié)果將毫無意義。