開(kāi)關(guān)變壓器之鐵芯磁滯的回線(xiàn)測量

（2-43）式中，B(0)為時(shí)間等于零時(shí)T2變壓器鐵芯中的磁通密度。同樣，B(0)要與同一時(shí)間（即時(shí)間等于零時(shí)）變壓器T2初級線(xiàn)圈中的勵磁電流i1(0)互相對應才有意義。實(shí)際上i1(0)與B(0)的值不可能同時(shí)為0，如果i1(0)和B(0)同時(shí)為0，示波器所顯示的圖形將是一條斜線(xiàn)（即理想磁化曲線(xiàn)）。

由（2-43）式可以看出，磁通密度B的確是與積分電容C兩端的電壓u2成正比；也就是說(shuō)，磁滯回線(xiàn)可以用u1和u2分別代表磁場(chǎng)強度H和磁通密度B通過(guò)示波器來(lái)進(jìn)行顯示。

另外，由（2-40）、（2-42）式可以看出，如果忽略積分電容C兩端的電壓降u2，則對電容C充電的電流基本上可以看成是恒流，即：積分電容C兩端的電壓u2為鋸齒波，正好與磁場(chǎng)強度取樣電路輸出電壓u1的變化特性（速率）基本達成一致。

如果在分析過(guò)程中，取樣電阻R1兩端的電壓降u1和積分電容C兩端的電壓降u2都不能忽略；那么，取樣電阻R1兩端的電壓降u1和積分電容C兩端的電壓u2也可以通過(guò)解一元二次微分方程來(lái)求得。

實(shí)際上用微分方程求解電感、電容的充放電過(guò)程，在第一章的內容中已經(jīng)有過(guò)很詳細的分析，這里不準備再重復。實(shí)際上，電壓通過(guò)電阻對電感進(jìn)行充電的過(guò)程，與電流通過(guò)電阻對電容充電的過(guò)程，是非常相似的，兩者都是按指數方式上升，只不過(guò)前者變化的參量是電流，后者變化的參量是電壓。只要兩者的時(shí)間常數基本一致，它們的變化曲率也將基本一致。

因此，用u1和u2分別代表磁場(chǎng)強度H和磁通密度B在示波器上進(jìn)行磁滯回線(xiàn)顯示失真是很小的。電壓通過(guò)電阻對電感進(jìn)行充電的時(shí)間常數τ＝RL，電流通過(guò)電阻對電容進(jìn)行充電的時(shí)間常數τ＝RC。

在圖2-15中，開(kāi)關(guān)K1是用來(lái)選擇輸入電壓幅度的，當K1選擇“1”的位置時(shí)，輸入電壓的幅度比較小，被測試樣品的磁滯回線(xiàn)面積也比較??；當K1選擇“4”的位置時(shí)，輸入電壓的幅度比較大，被測試樣品的磁滯回線(xiàn)面積也比較大。

圖2-16是測試樣品在輸入不同幅度的電壓時(shí)，對應不同磁滯回線(xiàn)的顯示圖。圖2-16中，最外一條磁滯回線(xiàn)是對應開(kāi)關(guān)K1選擇“4”的位置時(shí)，所顯示的磁滯回線(xiàn)圖形；而最內一條磁滯回線(xiàn)是對應開(kāi)關(guān)K1選擇“1”的位置時(shí)，所顯示的磁滯回線(xiàn)圖形。開(kāi)關(guān)K2是用來(lái)選擇顯示圖形水平寬度用的，變壓器鐵芯中的磁場(chǎng)強度以及磁通密度的大小，與開(kāi)關(guān)K2選擇的位置無(wú)關(guān)。

當K2選擇“1”的位置時(shí)，顯示圖形的水平寬度最窄；當K2選擇“4”的位置時(shí)，顯示圖形的水平寬度最寬。另外，圖2-16中的o-a初始磁化曲線(xiàn)，在實(shí)際測量中是很難看得到的，因為它只能出現一次，不會(huì )重復出現。從圖2-16可以看出，當變壓器鐵芯中不存在磁化場(chǎng)時(shí)，H和B均為零，即圖2-16中B～H曲線(xiàn)的坐標原點(diǎn)0。隨著(zhù)磁場(chǎng)強度H的增加，磁通密度B也隨之增加，但兩者之間不是線(xiàn)性關(guān)系。當H增加到一定值時(shí)，B不再增加（或增加十分緩慢），這說(shuō)明該變壓器鐵芯的磁化已接近飽和狀態(tài)。一般人們都把Hm和Bm分別稱(chēng)為最大磁場(chǎng)強度和最大磁通密度（對應于圖中a點(diǎn)）；而把Hs和Bs分別稱(chēng)為飽和磁場(chǎng)強度和磁通密度。

如果再使磁場(chǎng)強度H逐漸退到零，則與此同時(shí)B也逐漸減少。然而H和B對應的曲線(xiàn)軌跡并不沿原曲線(xiàn)軌跡a-0返回，而是沿另一曲線(xiàn)下降到Br，這說(shuō)明當H下降為零時(shí)，鐵磁物質(zhì)中仍保留一定的磁性，這種現象稱(chēng)為磁滯，Br稱(chēng)為剩磁。將磁場(chǎng)反向，再逐漸增加其強度，直到H＝－Hc，磁通密度消失，這說(shuō)明要消除剩磁，必須施加反向磁場(chǎng)Hc。Hc稱(chēng)為磁矯頑力。

磁矯頑力的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力。圖2-16表明，當磁場(chǎng)按Hm→0→－Hc→－Hm→0→Hc→Hm次序變化時(shí)，B所經(jīng)歷的相應變化為Bm→Br→0→－Bm→－Br→0→Bm。于是得到一條閉合的B～H曲線(xiàn)，稱(chēng)為磁滯回線(xiàn)。所以，當鐵磁材料處于交變磁場(chǎng)中時(shí)（如變壓器中的鐵芯），它將沿磁滯回線(xiàn)反復被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁，這個(gè)過(guò)程周而復始。

在此過(guò)程中要消耗額外的能量，并以熱的形式從鐵磁材料中釋放，這種損耗稱(chēng)為磁滯損耗。前面已經(jīng)證明，磁滯損耗與磁滯回線(xiàn)所圍面積成正比。

不同的磁場(chǎng)強度對應的最大磁通密度Bm和剩磁Br，以及磁矯頑力Hc的大小都是不一樣的，因此，不通過(guò)測試比較，很難定義某種鐵磁材料各種參數的好壞。（圖2-15）電路還可以用來(lái)對變壓器鐵芯或鐵磁材料進(jìn)行退磁