開關變壓器講解之交流脈沖對鐵芯的磁化

相對于直流脈沖而言，交流脈沖對鐵芯的磁化不用擔心磁飽和的問題，它的磁通在一個周期內(nèi)組成一個閉合的曲線。隨著輸入電壓周而復始的循環(huán)變化。直流脈沖對鐵芯磁化的時候，磁場強度和勵磁電流的變化幅度都要經(jīng)過一個過渡過程，然后才基本趨于穩(wěn)定;交流脈沖磁化鐵芯的過程達到穩(wěn)定需要的時間非常短;從輸入第一個脈沖開始，磁通密度B或磁通增長的幅度與下降的幅度就基本一樣大。

雙激式變壓器與單激式變壓器的區(qū)別主要是兩者輸入電壓的參數(shù)不一樣。單激式變壓器輸入的電壓是單極性直流脈沖，而雙激式變壓器輸入的電壓是雙極性交流脈沖。

為了簡單起見，我們把雙激式變壓器開關電源等效成如圖2-5所示電路。圖2-5與圖2-1所示電路的不同之處在于，圖2-1輸入電壓是直流脈沖方波，而圖2-5輸入電壓是交流脈沖電壓方波。因此，圖2-5所示電路與一般的變壓器電路在工作原理上沒有根本的區(qū)別。

在圖2-5中，當一系列序號為1、2、3、…的交流脈沖電壓方波分別加到變壓器初級線圈a、b兩端時，在開關變壓器的初級線圈中就會分別有兩個正、反方向的勵磁電流流過，同時，在開關變壓器的鐵芯中就會分別產(chǎn)生正、反兩個方向的磁場，在磁場強度為H的磁化作用下又會產(chǎn)生與磁場強度H對應的磁通密度B或磁通。

圖2-6是雙激式開關變壓器鐵芯磁通密度B與磁場強度H之間的關系圖，或稱變壓器鐵芯磁化曲線圖或磁滯回線圖。之所以把圖2-6磁滯回線圖，是因為磁通密度B比磁場強度H滯后一個相位或者一段時間。

如果開關變壓器的鐵芯在這之前從來沒有被任何磁場磁化過，并且開關變壓器的伏秒容量足夠大，那么，當?shù)谝粋€交流脈沖的正半周電壓加到變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器初級線圈中將有勵磁電流流過，并在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場;在磁場強度H的作用下，變壓器鐵芯中的磁通密度B將會按圖2-6中o-a磁化曲線上升;當脈沖電壓的正半周將要結(jié)束時，磁場強度到達最大值Hm，同時對應的磁通密度也被磁化到最大值Bm。磁通密度在增加，表示流過變壓器初級線圈中的勵磁電流產(chǎn)生的磁場正在對變壓器鐵芯進行充磁。

第一個交流脈沖的正半周電壓結(jié)束后，雖然輸入電壓由正的最大值突然降到0 ，但流過變壓器初級線圈中的勵磁電流不能馬上下降到零，因此，磁場強度H也不會馬上下降到零;此時，變壓器的初、次級線圈會同時產(chǎn)生反電動勢，由于反電動勢的作用，在變壓器的初、次級線圈回路中會有電流流過，這種回路電流屬于感應電流，或稱感生電流，感應電流會在變壓器鐵芯中產(chǎn)生反向磁場，使變壓器鐵芯退磁，磁場強度H開始由最大值Hm逐步退到0 。

但變壓器鐵芯中的磁通密度B卻不會跟隨磁場強度下降到零，由于變壓器鐵芯具有磁矯頑力，變壓器鐵芯鐵芯的磁化過程是不可逆的，因此磁通密度被退磁時并不是按充磁時的o-a磁化曲線原路返回，而是按另一條新的磁化曲線a-b返回到b點，即：剩余磁通密度Br處;因此，磁通密度位于b點的值，人們都習慣地把它稱為剩余磁通密度，或簡稱“剩磁”，用Br表示。