開(kāi)關(guān)變壓器之鐵芯磁滯損耗分析

磁滯損耗和后面介紹的渦流損耗是變壓器鐵芯的主要損耗，這兩種損耗是可以通過(guò)實(shí)驗的方法來(lái)進(jìn)行測量的，但要把兩種損耗嚴格分開(kāi)，在技術(shù)上還是有點(diǎn)難度。

順便指出，上面主要是針對雙激式開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗進(jìn)行原理分析，對于單激式開(kāi)關(guān)變壓器，由于其磁化曲線(xiàn)只限于磁通密度和磁場(chǎng)強度均為正的一側，磁通密度變化的范圍基本上都在Br和Bm之間，相對來(lái)說(shuō)比較??；當輸入直流脈沖電壓的幅度和寬度不變時(shí)，Br和Bm的相對位置是基本不變的，其磁化曲線(xiàn)與等效磁化曲線(xiàn)（勵磁電流的負載曲線(xiàn)）基本重合，因此，磁滯回線(xiàn)的面積接近等于0，變壓器鐵芯的磁滯損耗也接近等于0，如圖2-14所示。

只有當輸入直流脈沖電壓的幅度和寬度不斷地改變時(shí)，Br和Bm的相對位置才會(huì )跟隨輸入電壓不斷地變化，此時(shí)，其磁化曲線(xiàn)與等效磁化曲線(xiàn)（勵磁電流的負載曲線(xiàn)）不再重合，磁化曲線(xiàn)會(huì )不停地上下跳動(dòng)，磁滯回線(xiàn)的面積也在不停地改變，因此，變壓器鐵芯的磁滯損耗不能認為等于0。

在圖2-14中，虛線(xiàn)B或0-B-B為變壓器鐵芯的初始磁化曲線(xiàn)；當輸入直流脈沖的幅度比較低，或脈沖寬度比較窄時(shí)，磁通密度由Br1沿著(zhù)磁化曲線(xiàn)a-b上升，到達Bm1后脈沖結束，然后磁通密度由Bm1沿著(zhù)磁化曲線(xiàn)b-a下降回到Br1，虛線(xiàn)1是其等效磁化曲線(xiàn)。

當輸入直流脈沖的幅度比較高，或脈沖寬度比較寬時(shí)，磁通密度由Br2沿著(zhù)磁化曲線(xiàn)c-d上升，到達Bm2后脈沖結束，然后磁通密度由Bm2沿著(zhù)磁化曲線(xiàn)d-c下降回到Br2，虛線(xiàn)2是另一條等效磁化曲線(xiàn)。

因此，當輸入直流脈沖電壓的幅度和寬度不斷地改變時(shí)，變壓器鐵芯的磁通密度就會(huì )在1和2兩條等效磁化曲線(xiàn)之間對應的磁化曲線(xiàn)上來(lái)回變化。

顯然，磁通密度從等效磁化曲線(xiàn)1跳到等效磁化曲線(xiàn)2是需要能量的。如圖2-14中，假設磁通密度由Br1上升到Bm2，但磁通密度下降時(shí)不會(huì )返回到Br1，而只能返回到Br2。因此，磁通密度上升與下降的幅度不一樣，產(chǎn)生的這個(gè)差值就是磁滯損耗。不過(guò)，單激式開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗相對于雙激式開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯磁滯損耗來(lái)說(shuō)，還是很小的，甚至可以忽略。

單激式開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗小的原因，是因為流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈勵磁電流的方向不會(huì )來(lái)回改變，并且當控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈中的勵磁電流也被切斷，原來(lái)勵磁電流存儲于變壓器鐵芯中的磁能量會(huì )轉換成反電動(dòng)勢向負載提供輸出；

而雙激式開(kāi)關(guān)變壓器則相反，流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈勵磁電流的方向會(huì )來(lái)回改變，原勵磁電流存儲于變壓器鐵芯中的磁場(chǎng)能量將被新勵磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強制退磁，它不會(huì )向負載提供能量輸出，而只能轉化成熱能被損耗在變壓器鐵芯之中。

磁滯損耗在一般變壓器鐵芯中會(huì )引起磁致伸縮，使變壓器鐵芯產(chǎn)生機械變形和產(chǎn)生振動(dòng)，并發(fā)出聲音；有時(shí)這種聲音還很令人討厭，特別是產(chǎn)生調制交流聲的時(shí)候；解決的辦法只能改變開(kāi)關(guān)電源的工作頻率和控制信號調制包絡(luò )的頻率；如果磁致伸縮的頻率與變壓器鐵芯機械振動(dòng)（自由震蕩）的頻率相同，可能還會(huì )產(chǎn)生共振，會(huì )對變壓器造成損傷，這種情況要嚴格防止發(fā)生。