開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載56)雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器存在的風(fēng)險(xiǎn)

2-1-1-7．雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器存在的風(fēng)險(xiǎn)

上面我們對(duì)雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器工作原理進(jìn)行分析，都是考慮雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器完全工作于理想的情況下而得出的結(jié)果。因此，圖2-6、圖2-7和（2-17）、（2-18）式的分析結(jié)果都是在理想的工作條件下進(jìn)行的。如果我們把雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的工作條件稍微變動(dòng)一下，我們將會(huì)看到，雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器在一定的條件下，將會(huì)得出很壞的結(jié)果，即：雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器在工作中存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。

我們先來(lái)看圖2-5和圖2-6，如果開(kāi)關(guān)變壓器的鐵芯在這之前已經(jīng)被其它磁場(chǎng)磁化過(guò)，變壓器鐵芯中的磁通密度B正好停留在剩余磁通密度Br的位置上，那么，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)交流脈沖的正半周電壓加到圖2-5所示變壓器初級(jí)線(xiàn)圈a、b兩端時(shí)，在變壓器初級(jí)線(xiàn)圈中將有勵(lì)磁電流流過(guò)，并在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)；在磁場(chǎng)強(qiáng)度H的作用下，變壓器鐵芯中的磁通密度B將不會(huì)按圖2-6中磁化曲線(xiàn)e-f-a上升，而是按圖2-10中的磁化曲線(xiàn)b-g上升。

如果變壓器的伏秒容量原來(lái)是按（2-17）式來(lái)確定的，即變壓器鐵芯中的磁通密度的變化范圍等于最大磁通密度Bm的兩倍，即：ΔB = 2Bm；那么，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)交流脈沖的正半周電壓加到圖2-5所示變壓器初級(jí)線(xiàn)圈a、b兩端時(shí)，變壓器鐵芯中磁通密度的最大變化范圍應(yīng)該正好等于2Bm；由于變壓器鐵芯中的磁化過(guò)程是從上次剩余磁通密度Br的位置開(kāi)始的，因此，變壓器鐵芯中新的最大磁通密度應(yīng)該達(dá)到Br+2Bm 。

由于在開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中沒(méi)有預(yù)留防止磁飽和的氣隙，在一般情況下開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量都不會(huì)取得很大，如果根據(jù)圖2-6繼續(xù)延伸磁通密度的磁化曲線(xiàn)的長(zhǎng)度，使之達(dá)到Br+2Bm的高度，顯然此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)使磁通密度達(dá)到深度飽和。

圖2-10就是在圖2-6的基礎(chǔ)上，根據(jù)上面分析條件而繪制的磁化曲線(xiàn)圖。在圖2-10中，虛線(xiàn)表示的磁化曲線(xiàn)a-b-c-d-e-f-a，是開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯根據(jù)（2-17）式選定參數(shù)后所決定的磁滯回線(xiàn)圖。虛線(xiàn)線(xiàn)段d-a是開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的理想磁化曲線(xiàn)，理想磁化曲線(xiàn)是一條斜率等于最大磁通密度增量與最大磁場(chǎng)強(qiáng)度增量之比，且經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)；當(dāng)直線(xiàn)不經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，這條直線(xiàn)稱(chēng)為等效磁化曲線(xiàn)。由于磁通密度與輸入電壓對(duì)應(yīng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度與勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)，因此，理想磁化曲線(xiàn)d-a亦可稱(chēng)為變壓器輸入電壓與勵(lì)磁電流的理想負(fù)載曲線(xiàn)；等效磁化曲線(xiàn)亦可稱(chēng)為等效負(fù)載曲線(xiàn)。

在正常情況下，當(dāng)有交流脈沖電壓輸入時(shí)，磁通密度B就會(huì)沿著理想磁化曲線(xiàn)d-a，由負(fù)最大值-Bm至正最大值Bm，然后，又由正最大值Bm至負(fù)最大值-Bm，來(lái)回地變化；對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H也是沿著理想磁化曲線(xiàn)d-a由負(fù)最大值-Hm至正最大值Hm，然后，又由正最大值Hm至負(fù)最大值-Hm，來(lái)回變化。

但當(dāng)變壓器鐵芯中的磁化過(guò)程是從上次剩余磁通密度Br的位置開(kāi)始時(shí)，上面所分析的理想磁化過(guò)程將要被破壞，磁通密度B不會(huì)再沿著理想磁化曲線(xiàn)d-a進(jìn)行，而是沿著另一條新的等效磁化曲線(xiàn)進(jìn)行；這條新的等效磁化曲線(xiàn)應(yīng)該與原理想磁化曲線(xiàn)d-a平行，并且經(jīng)過(guò)Br點(diǎn)，圖2-10中虛線(xiàn)b-h就是這條新的等效磁化曲線(xiàn)的一部分。這里只畫(huà)出新等效磁化曲線(xiàn)的一半，另一半在圖2-10中沒(méi)有畫(huà)出。

圖2.10 在圖2-6的基礎(chǔ)上根據(jù)上面分析條件而繪制的磁化曲線(xiàn)圖

因此，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)交流脈沖的正半周電壓輸入時(shí)，如果開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量足夠大，磁通密度B將會(huì)沿著這條新的等效磁化曲線(xiàn)b-h進(jìn)行，由上次剩余磁通密度Br的位置開(kāi)始向新的最大值Bh = Br+2Bm攀升。

但由于開(kāi)關(guān)變壓器的伏秒容量并不足夠大到能保證磁通密度向新的最大值Bh線(xiàn)性增長(zhǎng)，即：在實(shí)際磁化過(guò)程中，磁通密度并沒(méi)有按新的等效磁化曲線(xiàn)b-h移動(dòng)，而是按另一條新的磁化曲線(xiàn)b-g（實(shí)線(xiàn)）移動(dòng)；在這條新的磁化曲線(xiàn)b-g上，磁通密度B不可能會(huì)被磁場(chǎng)強(qiáng)度H磁化達(dá)到新的最大值Bh = Br+2Bm，因?yàn)?，磁通密度很早就出現(xiàn)飽和；不管磁場(chǎng)強(qiáng)度有多大，最大磁通密度只能磁化達(dá)到Bg值。