開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載62)

當(dāng)鐵芯或鐵芯片表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大值Hm高于磁場(chǎng)強(qiáng)度的平均值Ha時(shí)，其差值為：

該數(shù)值和磁場(chǎng)強(qiáng)度增量?H之比等于：μaδ2/12ρcτ ，它表征渦流的影響，并與平均導(dǎo)磁率μa及鐵芯片厚度δ的平方成正比，與鐵芯片材料的電阻率ρc及脈沖寬度τ成反比。

根據(jù)（2-62）式可知，鐵芯或鐵芯片表面的磁場(chǎng)由兩個(gè)部分組成：

(1)平均磁場(chǎng)，它隨時(shí)間線(xiàn)性增長(zhǎng)，由線(xiàn)圈中固定的電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)所產(chǎn)生；

(2)常數(shù)部分，它不隨時(shí)間變化，由補(bǔ)償渦流的產(chǎn)生的去磁場(chǎng)所形成。

對(duì)應(yīng)鐵芯片表面的兩部分磁場(chǎng)，我們可以把它們分別看成是由 和 兩部分電流產(chǎn)生的。根據(jù)安培環(huán)路定律：磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合路徑一周的線(xiàn)積分，等于穿過(guò)閉合路徑所包圍面積的電流代數(shù)和。以及磁路的克?；舴蚨桑涸诖艌?chǎng)回路中，任一繞行方向上磁通勢(shì)NI（N為線(xiàn)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(chǎng)強(qiáng)度， li為磁路中磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hi的平均長(zhǎng)度）的代數(shù)和。即：

Hm=N*i/l =N(iμ+ib)/l （2-64）

（2-64）式中， l為磁回路的平均長(zhǎng)度； i =iμ +ib ， iμ為變壓器線(xiàn)圈中的勵(lì)磁電流； ib為因渦流影響使流過(guò)變壓器線(xiàn)圈電流增加的電流。
根據(jù)（2-62）式和（2-7）式求得：

圖2-20-a就是根據(jù)（2-67）、（2-68）式畫(huà)出的開(kāi)關(guān)變壓器受渦流影響時(shí)，輸入端磁化過(guò)程的等效電路圖。

圖2-20-a中，Rb為渦流損耗等效電阻，N為變壓器初級(jí)線(xiàn)圈。由此可以看處，由于受渦流損耗的影響，變壓器鐵芯被磁化時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)渦流損耗等效電阻Rb與變壓器初級(jí)線(xiàn)圈N并聯(lián)。

圖2-20-b是更形象地把渦流損耗等效成一個(gè)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈N2給損耗電阻Rb2提供能量輸出，流過(guò)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈N2的電流 ，可以通過(guò)電磁感應(yīng)在變壓器初級(jí)線(xiàn)圈N1中產(chǎn)生電流ib1 。

根據(jù)（2-66）式和圖2-20，可求得變壓器的渦流損耗為：

（2-69）式中，Sl=Vc 為變壓器鐵芯的體積，S為變壓器鐵芯的面積， l為磁回路的平均長(zhǎng)度， δ為鐵芯片的厚度，N為變壓器初級(jí)線(xiàn)圈匝數(shù)， ρc為鐵芯片的電阻率，τ為脈沖寬度，?B為磁通密度增量。

由此，我們可以看出：變壓器鐵芯的渦流損耗，與磁感強(qiáng)度增量和鐵芯的體積成正比，與鐵芯片厚度的平方成正比，與電阻率及脈沖寬度的平方成反比。

值得注意的是，上面各式中代表面積S的屬性，它既可以代表某一鐵芯片的截面積，也可以代表變壓器鐵芯的總面積，當(dāng)S變壓器鐵芯的總面積時(shí)，相當(dāng)于上面結(jié)果是很多單個(gè)鐵芯片渦流損耗的代數(shù)和。同理，以上各式中代表鐵芯片厚度的δ ，既可以代表某一鐵芯片的厚度，也可以代表變壓器鐵芯的總厚度，因?yàn)殍F芯片的厚度δ 的取值是任意的。

但是，在變壓器鐵芯總面積相等的情況下，由一塊鐵芯片或多塊相同厚度的鐵芯片組成的變壓器鐵芯，其渦流損耗是不相同的。例如，在變壓器鐵芯總面積相等的情況下，由一塊鐵芯片組成的變壓器鐵芯的渦流損耗，是由兩塊鐵芯片組成的變壓器鐵芯渦流損耗的4倍；如果兩者鐵芯片的數(shù)目的比值為3倍，那么渦流損耗的比值就是9倍。由此可知，渦流損耗是按n2遞減的，其中n為變壓器鐵芯芯片的個(gè)數(shù)。

實(shí)際用（2-69）式來(lái)計(jì)算開(kāi)關(guān)變壓器的渦流損耗還是有一定局限性的，因?yàn)椋趯?duì)（2-69）式的推導(dǎo)過(guò)程中并沒(méi)有考慮兩塊鐵芯片之間渦流磁場(chǎng)的互相影響，從原理上來(lái)說(shuō)變壓器鐵芯中間的鐵芯片與邊緣的鐵芯片之間渦流磁場(chǎng)互相影響程度是不一樣的；并且鐵芯片與鐵芯片之間不可能完全絕緣。