對開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量進(jìn)行檢測

　　以前我們在檢查50周工頻變壓器質(zhì)量好壞的時(shí)候，一般都要檢查50周工頻變壓器在最高輸入電壓之下，流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈的勵磁電流，或漏電流。但目前很多人在檢查開(kāi)關(guān)變壓器質(zhì)量好壞的時(shí)候，一般都只檢查開(kāi)關(guān)變壓器的電感量或漏感大小?，F在，我們能不能也象檢查50周工頻變壓器那樣，檢查開(kāi)關(guān)變壓器的勵磁電流呢？——很難。因為開(kāi)關(guān)變壓器一般都是工作于單極性磁化狀態(tài)，測試開(kāi)關(guān)變壓器的勵磁電流需要一個(gè)大功率直流脈沖輸出電源，這種大功率直流脈沖輸出電源工作很不安全，操作也不方便。

　　為此，我們可以采用另一種更簡(jiǎn)便的方法，即：電流迭加法，來(lái)對開(kāi)關(guān)變壓器進(jìn)行伏秒容量進(jìn)行測試。電流迭加法就是在開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈中迭加一直流電流，讓開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化，然后，對開(kāi)關(guān)變壓器的電感量進(jìn)行測量，從而間接測量開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的極限伏秒容量VTmax和最大伏秒容量VTm 。

　　這里的極限伏秒容量VTmax是指開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯達到飽和時(shí)對應的VT值；而最大伏秒容量VTm 則表示實(shí)際應用中，開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量VT不應該超出的最大值。

　　圖7是采用電流迭加法測試開(kāi)關(guān)變壓器電感量或伏秒容量的工作原理圖。圖7中，M是電感測試儀，LT是隔離電感，I是電流源，Lx為待測開(kāi)關(guān)變壓器的初級電感。LT的電感量必須遠遠大于被測開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈的電感量，如果電流源I是一個(gè)理想的恒流源，那么隔離電感LT可以省去。下面我們來(lái)介紹圖7的工作原理。

　　一般進(jìn)行電感測量的時(shí)候，都是讓電感線(xiàn)圈通過(guò)一個(gè)1KHz或10KHz的交流電，然后通過(guò)測試流過(guò)電感線(xiàn)圈的電流來(lái)間接測量電感線(xiàn)圈的阻抗（電感量）。由于流過(guò)電感線(xiàn)圈的電流很小，并且是一個(gè)交流，用這種方法測試到的電感量與電感線(xiàn)圈工作時(shí)呈現出來(lái)的電感量是有區別的，并且區別很大，因為開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的導磁率不是一個(gè)常數。

　　如果讓被測試電感流過(guò)一個(gè)可變電流，就可以改變被測試電感磁化曲線(xiàn)的工作點(diǎn)，由此，就可以測試磁化曲線(xiàn)上任何一點(diǎn)的導磁率或者電感量，并且可以根據電感量的變化，找出磁飽和時(shí)的工作點(diǎn)，根據磁飽和工作點(diǎn)就可以進(jìn)一步測量或計算出開(kāi)關(guān)變壓器的極限伏秒容量VTmax。知道了開(kāi)關(guān)變壓器的極限伏秒容量 VTmax ，就可以根據使用者的實(shí)際應用情況來(lái)決定開(kāi)關(guān)變壓器的最大伏秒容量VTm 。

　　下面我們來(lái)分析，怎么樣定義迭加電流的大小和對開(kāi)關(guān)變壓器伏秒容量VT的測試。

　　圖8是開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯留有氣隙的電流-電感或電流-磁感應強度函數曲線(xiàn)圖，在圖8中，X軸代表流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的迭加電流I，Y軸代表開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電感L或開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的磁感應強度B；L-I為開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈電感L對應于迭加電流I的變化曲線(xiàn)，B-I為開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的磁感應強度B對應于迭加電流I的變化曲線(xiàn)（初始磁化曲線(xiàn)）。

　　當迭加電流I = 0時(shí)，測得開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電感量為L(cháng)0，由于開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯初始磁化的時(shí)候，導磁率比較小，所以開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的初始電感量L0也比較??；隨著(zhù)迭加電流 I的增加，開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的導磁率也會(huì )增加，所以開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電感量也隨著(zhù)迭加電流I的增加而增加，當迭加電流I達到某個(gè)值（I = Ib）的時(shí)候，開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電感量達到最大值Lmax；隨后，隨著(zhù)迭加電流I的增加，開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電感量反而減小，并迅速下降，當迭加電流I = Is時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的磁感應強度開(kāi)始出現飽和（B = Bs），開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電感量將減小到差不多等于0。

　　實(shí)際上，圖8中改變迭加電流I的大小，其作用就相當于圖2-b）中的鋸齒電流 ，即：開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電感量是受流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的直流分量調制的。如果我們把流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的最大電流Im與開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的最大磁感應強度 Bm對應，那么，我們可以用圖8來(lái)定義流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的最大電流Im和開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的最大磁感應強度Bm。

　　由于最大磁感應強度Bm概念經(jīng)常被使用，為了避免混淆，這里我們另外再定義兩個(gè)新概念：一個(gè)為極限磁感應強度Bmax，另一個(gè)為極限電流Imax。

　　于此相對應，我們還定義：當流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈的電流I，使開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈的電感L下降到初始電感L0的90%時(shí)，此時(shí)流開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的電流，我們稱(chēng)之為極限電流Imax，對應開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的磁感應強度B，我們稱(chēng)之為極限磁感應強度Bmax。

　　任何一個(gè)帶鐵芯的電感線(xiàn)圈都可以用圖7表示的測量方法，來(lái)測量電感線(xiàn)圈的初始電感量L0和最大電感量Lm，以及極限電流Imax。通過(guò)測量電感量，以及與其對應的極限電流值Imax，就可以計算出開(kāi)關(guān)變壓器或儲能電感線(xiàn)圈的極限伏秒容量VTmax。在開(kāi)關(guān)變壓器的使用過(guò)程中，任何時(shí)刻，都不能超出開(kāi)關(guān)變壓器的極限伏秒容量VTmax。

　　反過(guò)來(lái)，我們還可以在特定的情況下，比如：在工作電壓最高、負載最重的情況下，先定義（或測量）開(kāi)關(guān)電源的占空比或輸出電壓的脈沖寬度 ，然后計算出開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈電流的最大值Im，最后給最大值Im乘以一個(gè)安全系數K（K=1.43），其結果就是流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈電流的極限值 Imax，即用于測量開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈電感Lx的迭加電流值。

　　由此可知，開(kāi)關(guān)變壓器（反激式）在任何情況下，其初級線(xiàn)圈的工作電流都不能超過(guò)圖8中的Imax，對應的磁感應強度也不能超過(guò)圖8中的Bmax。

　　上面（8）式是用來(lái)計算開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈電流的公式，式中 為流開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈電流的最大值，即：當圖1中的開(kāi)關(guān)K接通后，其持續時(shí)間等于 時(shí)刻，流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈電流的瞬時(shí)值；E為開(kāi)關(guān)電源的工作電壓，V為加于開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈兩端的輸入電壓（直流脈沖電壓），L1為開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈電感量。

　?。?）式是用來(lái)計算開(kāi)關(guān)變壓器或儲能電感線(xiàn)圈伏秒容量VT的公式，與（8）式和（10）、（11）式對應。

　?。?0）式是用來(lái)計算開(kāi)關(guān)變壓器或儲能電感線(xiàn)圈的極限伏秒容量VTmax的公式。式中：VTmax開(kāi)關(guān)變壓器或電感線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈的極限伏秒容量，V 為加于開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈兩端直流脈沖的幅度（單位：伏），Tmax為加于開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈兩端直流脈沖的極限時(shí)間（寬度，單位：秒）；

　　Imax就是根據圖7對開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈電感Lx進(jìn)行測試時(shí)的極限迭加電流，即：當迭加電流I增加，使開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈的測量電感Lx等于初始電感量 的0.9倍時(shí)，流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈的迭加電流值。也可以把Imax看成是流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈的極限電流值，此電流可以采用圖7和圖8定義的方法來(lái)測量； 為開(kāi)關(guān)變壓器初級線(xiàn)圈或儲能電感線(xiàn)圈初始電感 下降到90%時(shí)的值。

　　這里順便說(shuō)明， 與Imax，VTm與VTmax在性質(zhì)上基本相同，只是后者用max來(lái)表示它是前者的極限值。