開關變壓器:直流脈沖對鐵芯的磁化

　　同理，當?shù)诙€直流脈沖加到變壓器初級線圈a、b兩端時，變壓器鐵芯中的磁通密度B將按圖2-2中新的磁化曲線2-3上升，磁通密度被磁場強度磁化到第二個最大值Bm2，使磁通密度產(chǎn)生一個增量ΔB，ΔB=Bm2-Br1。

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

　　其余依次類推，第3、4個直流脈沖電壓同樣也會讓磁通密度增加一個增量ΔB，即：

　　(2-9)式中，ΔB為磁通密度增量;只要作用于開關變壓器線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程就會在磁通密度增量為常數(shù)(?B=常數(shù))的條件下進行。

　　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，并不意味著磁場強度的增量可以保證不變，這是磁強度度與磁場強度之間的一個重要區(qū)別。

　　經(jīng)過n個直流脈沖電壓之后，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(wěn)定在某個數(shù)值之上，即：脈沖序列的作用達到穩(wěn)定狀態(tài)后，磁化過程將沿原始曲線上某一固定局部磁滯回線n點重復;這時剩余磁通密度為Brn(Brn=Br)，磁通密度變化無論磁場強度增長或降低，其ΔB值基本不變。

　　顯然，局部磁滯回線固定于什么位置，對某種材料來說只取決于?B值的大小。如果?B足夠大，則局部磁滯回線的最低點位于最大局部磁滯回線的剩余磁通密度點Br點處。此時Br對應每個輸入直流脈沖的起點，Bm對應每個直流脈沖的終點。

　　磁通密度達到最大值Bm后不再繼續(xù)增加是可以理解的，因為，磁通密度和磁場強度既可以是勢能也可以是位能，兩者可以互相轉(zhuǎn)換，它們與電容充放電的過程是很相似的。例如：當電源電壓對電容充電時，電容兩端的電壓會上升;當電源斷開的時候，電容就會對負載放電，其兩端電壓就會下降;當電容充電的電荷與放電的電荷完全相等的時候，電容兩端電壓紋波就會穩(wěn)定在某個數(shù)值之上。

　　用?H表示磁場強度增量，它在固定局部磁滯回線上磁通密度增量?B相對應，即它們之間可用下面關系式表示：

　　(2-10)式稱為磁場強度增量?H與磁通密度增量?B的脈沖靜態(tài)特性關系。在直流狀態(tài)條件下，(2-10)式不成立。

　　磁場強度增量?H和磁通密度增量?B的對應關系還可以用下式表示：

　　本上都是固定的，并且是單極性脈沖，其磁滯回線的面積相對來說很小，因此，鐵芯的脈沖導磁率幾乎可以看成是一個常數(shù);而開關變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度都不是固定的，其磁滯回線的面積相對來說變化比較大，鐵芯導磁率的變化范圍也很大，特別是雙激式開關變壓器，因此，只能用平均導磁率的概念來描述。

勵磁電流或磁場強度對變壓器鐵芯進行磁化時也具有類似電容器充、放電的特點：當變壓器初級線圈中的勵磁電流產(chǎn)生的磁場強度對變壓器鐵芯進行磁化時，磁通密度就會增加，相當于對電容器充電;當變壓器初級線圈中的勵磁電流為零時，變壓器初、次級線圈會產(chǎn)生反電動勢，其感應產(chǎn)生的電流就會產(chǎn)生反向磁場對變壓器鐵芯進行退磁，使磁通密度下降，與充電電容器對負載放電的情況很類似。

　　當變壓器鐵芯被磁化時產(chǎn)生的磁通密度增量與變壓器鐵芯被退磁時產(chǎn)生的磁通密度增量(負值)完全相等的時候，變壓器鐵芯中的最大磁通密度Bm和剩余磁通密度Br就會分別穩(wěn)定在某個數(shù)值之上。

　　此時，我們可稱，變壓器鐵芯磁化過程已經(jīng)進入了基本穩(wěn)定狀態(tài)，即：每輸入一個直流脈沖電壓，變壓器鐵芯中的磁通密度都會產(chǎn)生一個磁通密度增量ΔB，ΔB=Bm-Br，當直流脈沖結(jié)束以后，磁通密度又從最大值Bm回到剩余磁通密度Br的位置。這樣，我們把磁化曲線所對應的Br值稱為剩磁(或剩余磁通密度)，而磁化曲線所對應的Bm值稱為磁通密度的最大值。

　　不過，變壓器鐵芯磁化曲線中最大磁通密度Bm以及剩余磁通密度Br的值不是一成不變的，它們會隨著輸入脈沖電壓的幅度以及脈沖寬度的改變而改變;只有在輸入脈沖電壓的幅度以及脈沖寬度基本保持不變的情況下，變壓器鐵芯磁化曲線中的最大磁通密度Bm以及剩余磁通密度Br的值才會基本保持不變。

　　至于要經(jīng)過多少個直流脈沖電壓之后，開關變壓器鐵芯中的磁通密度才達到最大值Bm，這個與直流脈沖電壓的幅度有關，而且與直流脈沖電壓的脈沖寬度還有關，即與開關變壓器的伏秒容量大小有關。開關變壓器的伏秒容量越大，對應每個直流脈沖產(chǎn)生的磁通密度增量ΔB數(shù)值就越小，因此，需要直流脈沖的個數(shù)就越多;反之，變壓器的伏秒容量越小，需要直流脈沖的個數(shù)也越少。當變壓器的伏秒容量很小時，可能只需要一個直流脈沖，就可以使磁通密度達到最大值Bm，甚至會使變壓器鐵芯出現(xiàn)磁

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