開關(guān)變壓器:直流脈沖對鐵芯的磁化

　　變壓器的伏秒容量對磁化曲線的影響非常大，變壓器的伏秒容量越大，對應(yīng)每個(gè)直流脈沖電壓產(chǎn)生的磁通密度增量ΔB相對也越小，磁通密度的最大值Bm也越小;同樣一種變壓器鐵芯材料，選取不同的變壓器的伏秒容量，對應(yīng)的Bm值和Br值也是不一樣的。因此，變壓器的伏秒容量對于變壓器設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的參數(shù)。

　　如果變壓器的伏秒容量取得比較小，而加到變壓器初級線圈a、b兩端的直流脈沖電壓幅度又比較高，且脈沖寬度也比較寬，則流過變壓器初級線圈的勵(lì)磁電流將很大;此時(shí)，變壓器鐵芯中的磁通密度將很容易出現(xiàn)飽和。當(dāng)變壓器鐵芯中的磁通密度出現(xiàn)飽和的時(shí)候，磁通密度B或磁通將不會(huì)隨著磁場強(qiáng)度或勵(lì)磁電流的增加而增加，此時(shí)的最大磁通密度一般稱為飽和磁通密度，用Bs表示，對應(yīng)的磁通密度增量用ΔBs表示。

　　這里還需補(bǔ)充說明：變壓器鐵芯充磁和退磁的過程雖然與電容器充放電的過程很相似，但還是有很大區(qū)別的。電容器充滿電后，如果電源斷開，不再對電容器繼續(xù)充電，則電容器會(huì)對負(fù)載放電，并且放電過程將會(huì)一直進(jìn)行下去，直到電容器存儲(chǔ)的電荷全部釋放光為止;而變壓器鐵芯被磁化到磁通密度的最大值Bm后，變壓器初、次級線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢，以及其感應(yīng)電流產(chǎn)生的反向磁場對變壓器鐵芯進(jìn)行退磁，卻不能使磁通密度由最大值Bm退回到零，而只能退回到剩余磁通密度Br。

　　當(dāng)磁場強(qiáng)度H下降到零時(shí)，變壓器鐵芯中的磁通密度不能跟隨返回到零，而只能退回到剩余磁通密度Br。這種現(xiàn)象稱為變壓器鐵芯具有磁矯頑力，簡稱矯頑力，用Hc表示;這同時(shí)也說明變壓器鐵芯鐵芯的磁化過程是不可逆的。變壓器鐵芯存在磁矯頑力這是鐵磁材料或磁性材料最基本的性質(zhì);不同性質(zhì)的磁性材料，其具有的磁矯頑力大小也不同;一般變壓器鐵芯都選用磁矯頑力較小的鐵磁物質(zhì)為制造材料。

　　變壓器鐵芯的磁矯頑力Hc與剩余磁通密度Br的概念是不一樣的，從磁矯頑力的定義來說，磁矯頑力Hc就是變壓器鐵芯退磁時(shí)，由最大剩余磁通密度Brm下降到0，對應(yīng)所需要的磁場強(qiáng)度，不過這里的最大剩余磁通密度Brm是指變壓器鐵芯達(dá)到磁飽和時(shí)所產(chǎn)生的剩余磁通密度Br，因?yàn)橐话阋饬x的剩余磁通密度Br都是對應(yīng)動(dòng)態(tài)最大磁通密度來說的。

　　但我們不要理解為，只有變壓器鐵芯達(dá)到磁飽和后，才會(huì)有磁矯頑力;在變壓器鐵芯被磁化的過程中，磁矯頑力從始至終都是存在的，只不過與習(xí)慣上定義的Hc在數(shù)值上不一樣。磁矯頑力與導(dǎo)磁率一樣，也是人們用來掩蓋住人類至今還沒有完全揭示的，磁場強(qiáng)度與電磁通密度之間內(nèi)在關(guān)系的概念。

　　因此，嚴(yán)格來說，磁矯頑力也是隨著磁場強(qiáng)度H大小改變的，它與磁通密度一樣，會(huì)隨著磁場強(qiáng)度H的增大，而趨于飽和。這就是為什么，變壓器鐵芯中的最大磁通密度Bm和剩余磁通密度Br最終能夠分別穩(wěn)定在某個(gè)數(shù)值之上的主要原因。

　　由圖2-2我們可以看出，隨著磁通密度的增加，需要磁場強(qiáng)度增加更大，因?yàn)殍F芯的導(dǎo)磁率會(huì)隨著磁場強(qiáng)度的增大反而變小，而鐵芯的磁矯頑力也不會(huì)因磁場強(qiáng)度的增大而增大，它總會(huì)有一個(gè)極限值;當(dāng)變壓器線圈中產(chǎn)生反電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的反向磁場對變壓器鐵芯進(jìn)行退磁時(shí)，鐵芯的導(dǎo)磁率和磁矯頑力的增量反而會(huì)向增大的方向變化，因此，對于每輸入一個(gè)脈沖電壓，總可以在磁通密度和磁場強(qiáng)度以及磁矯頑力三者之間找到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡點(diǎn)，使變壓器鐵芯中的最大磁通密度Bm和剩余磁通密度Br能夠達(dá)到相對穩(wěn)定。