開(kāi)關(guān)變壓器講解之直流脈沖對鐵芯的磁化

如果脈沖序列的占空系數(占空比)滿(mǎn)足磁化電流在后一個(gè)脈沖進(jìn)入前下降為零，即開(kāi)關(guān)電源工作于電流臨界連續或不連續狀態(tài)。

當第一個(gè)直流脈沖結束以后，由于開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈開(kāi)路，雖然流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈中的勵磁電流下降到零，但磁場(chǎng)強度H不會(huì )馬上下降到零;此時(shí)，變壓器的初、次級線(xiàn)圈會(huì )同時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢，由于反電動(dòng)勢的作用，在變壓器的初、次級線(xiàn)圈回路中都會(huì )有電流流過(guò)，這種回路電流屬于感應電流，或稱(chēng)感生電流。

當第一個(gè)直流脈沖結束時(shí)，如果開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈不開(kāi)路，反電動(dòng)勢會(huì )對輸入電壓進(jìn)行反充電;如果開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈是開(kāi)路的，反電動(dòng)勢會(huì )對初級線(xiàn)圈中的分布電容進(jìn)行充放電，從而會(huì )在初級線(xiàn)圈內部產(chǎn)生高頻振蕩。

由反電動(dòng)勢產(chǎn)生的感應電流會(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)強度H開(kāi)始由第一最大值Hm1逐步下降到0;但變壓器鐵芯中的磁通密度B并不是按充磁時(shí)的0-1磁化曲線(xiàn)原路返回，跟隨磁場(chǎng)強度下降到零，而是按另一條新的磁化曲線(xiàn)1-2返回到2點(diǎn);即：第一個(gè)剩余磁通密度Br1處。因此，人們都習慣地把磁通密度位于2點(diǎn)的值，稱(chēng)為剩余磁通密度，或簡(jiǎn)稱(chēng)“剩磁”。變壓器鐵芯有剩磁說(shuō)明變壓器鐵芯有記憶特性，這是鐵磁材料的基本特性。

磁場(chǎng)強度H下降到零，但變壓器鐵芯中的磁通密度不能跟隨磁場(chǎng)強度下降到零，而只能下降到某個(gè)磁通密度剩余值，這種現象稱(chēng)為變壓器鐵芯具有磁矯頑力，簡(jiǎn)稱(chēng)矯頑力，用Hc表示。變壓器鐵芯具有磁矯頑力，這是鐵磁材料或磁性材料最基本的性質(zhì)。

同理，當第二個(gè)直流脈沖加到變壓器初級線(xiàn)圈a、b兩端時(shí)，變壓器鐵芯中的磁通密度B將按圖2-2中新的磁化曲線(xiàn)2-3上升，磁通密度被磁場(chǎng)強度磁化到第二個(gè)最大值Bm2，使磁通密度產(chǎn)生一個(gè)增量ΔB，ΔB=Bm2-Br1。

第二個(gè)直流脈沖結束以后，流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈中的勵磁電流下降到零，變壓器初、次級線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢，又會(huì )使磁通密度按另一條新的退磁化曲線(xiàn)3-4返回到第二個(gè)剩余磁通密度Br2處;當然，Br2同樣也只是變壓器鐵芯被退磁時(shí)磁通密度變化過(guò)程中的又一個(gè)臨時(shí)剩余值。

其余依次類(lèi)推，第3、4個(gè)直流脈沖電壓同樣也會(huì )讓磁通密度增加一個(gè)增量ΔB，即：

(2-9)式中，ΔB為磁通密度增量;只要作用于開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈上的脈沖電壓的幅度U和脈沖寬度τ不變，則變壓器鐵芯片的磁化過(guò)程就會(huì )在磁通密度增量為常數(B=常數)的條件下進(jìn)行。

但在直流脈沖的幅度和寬度不變的情況下，磁通密度的增量ΔB不改變，并不意味著(zhù)磁場(chǎng)強度的增量可以保證不變，這是磁強度度與磁場(chǎng)強度之間的一個(gè)重要區別。

經(jīng)過(guò)n個(gè)直流脈沖電壓之后，變壓器鐵芯中的最大磁通密度Bm和剩余磁通密度Br才能基本穩定在某個(gè)數值之上，即：脈沖序列的作用達到穩定狀態(tài)后，磁化過(guò)程將沿原始曲線(xiàn)上某一固定局部磁滯回線(xiàn)n點(diǎn)重復;這時(shí)剩余磁通密度為Brn(Brn=Br)，磁通密度變化無(wú)論磁場(chǎng)強度增長(cháng)或降低，其ΔB值基本不變。