開關(guān)變壓器講解之直流脈沖對鐵芯的磁化

如果脈沖序列的占空系數(shù)(占空比)滿足磁化電流在后一個(gè)脈沖進(jìn)入前下降為零，即開關(guān)電源工作于電流臨界連續(xù)或不連續(xù)狀態(tài)。

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)直流脈沖結(jié)束以后，由于開關(guān)變壓器初級線圈開路，雖然流過變壓器初級線圈中的勵(lì)磁電流下降到零，但磁場強(qiáng)度H不會(huì)馬上下降到零;此時(shí)，變壓器的初、次級線圈會(huì)同時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢，由于反電動(dòng)勢的作用，在變壓器的初、次級線圈回路中都會(huì)有電流流過，這種回路電流屬于感應(yīng)電流，或稱感生電流。

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)直流脈沖結(jié)束時(shí)，如果開關(guān)變壓器初級線圈不開路，反電動(dòng)勢會(huì)對輸入電壓進(jìn)行反充電;如果開關(guān)變壓器初級線圈是開路的，反電動(dòng)勢會(huì)對初級線圈中的分布電容進(jìn)行充放電，從而會(huì)在初級線圈內(nèi)部產(chǎn)生高頻振蕩。

由反電動(dòng)勢產(chǎn)生的感應(yīng)電流會(huì)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(qiáng)度H開始由第一最大值Hm1逐步下降到0;但變壓器鐵芯中的磁通密度B并不是按充磁時(shí)的0-1磁化曲線原路返回，跟隨磁場強(qiáng)度下降到零，而是按另一條新的磁化曲線1-2返回到2點(diǎn);即：第一個(gè)剩余磁通密度Br1處。因此，人們都習(xí)慣地把磁通密度位于2點(diǎn)的值，稱為剩余磁通密度，或簡稱“剩磁”。變壓器鐵芯有剩磁說明變壓器鐵芯有記憶特性，這是鐵磁材料的基本特性。

磁場強(qiáng)度H下降到零，但變壓器鐵芯中的磁通密度不能跟隨磁場強(qiáng)度下降到零，而只能下降到某個(gè)磁通密度剩余值，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。變壓器鐵芯具有磁矯頑力，這是鐵磁材料或磁性材料最基本的性質(zhì)。

同理，當(dāng)?shù)诙€(gè)直流脈沖加到變壓器初級線圈a、b兩端時(shí)，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(qiáng)度磁化到第二個(gè)最大值Bm2，使磁通密度產(chǎn)生一個(gè)增量ΔB，ΔB=Bm2-Br1。

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

其余依次類推，第3、4個(gè)直流脈沖電壓同樣也會(huì)讓磁通密度增加一個(gè)增量ΔB，即：

(2-9)式中，ΔB為磁通密度增量;只要作用于開關(guān)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(huì)在磁通密度增量為常數(shù)(B=常數(shù))的條件下進(jìn)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(qiáng)度的增量可以保證不變，這是磁強(qiáng)度度與磁場強(qiáng)度之間的一個(gè)重要區(qū)別。

經(jīng)過n個(gè)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(gè)數(shù)值之上，即：脈沖序列的作用達(dá)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(diǎn)重復(fù);這時(shí)剩余磁通密度為Brn(Brn=Br)，磁通密度變化無論磁場強(qiáng)度增長或降低，其ΔB值基本不變。