開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(連載67)

2-1-1-14．變壓器鐵芯脈沖導(dǎo)磁率與平均導(dǎo)磁率的測(cè)量

我們?cè)谇懊妫?-11）式和（2-12）式中，已經(jīng)介紹過(guò)脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率和開(kāi)關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率的概念。脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率μ△ 由下式表示：

μ△=△B/△H —— 脈沖變壓器 （2-11）

開(kāi)關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率μa 為：

μa=△Ba/△Ha —— 開(kāi)關(guān)變壓器 （2-12）

（2-11）式中， μ△稱為脈沖靜態(tài)磁化系數(shù)，或脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率； △B為脈沖變壓器鐵芯中的磁通密度增量； △H為脈沖變壓器鐵芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)度增量。（2-12）式中， μa為開(kāi)關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率； △Ba為開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁通密度增量； △Ha 為開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度增量。

在一定程度上來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)變壓器也屬于脈沖變壓器，因?yàn)樗鼈冚斎氲亩际请妷好}沖；但一般脈沖變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度基本上都是固定的，并且是單極性電壓脈沖，其磁滯回線的面積相對(duì)來(lái)說(shuō)很小，因此，變壓器的脈沖導(dǎo)磁率μ△幾乎可以看成是一個(gè)常數(shù)。而開(kāi)關(guān)變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度一般都不是固定的，其磁滯回線的面積相對(duì)來(lái)說(shuō)變化比較大，鐵芯導(dǎo)磁率的變化范圍也比較大，特別是雙激式開(kāi)關(guān)變壓器，因此，只能用平均導(dǎo)磁率μa的概念來(lái)描述。

如果不是特別強(qiáng)調(diào)脈沖變壓器輸入電壓為單極性脈沖電壓，并且輸入脈沖電壓的幅度以及寬度基本上都是固定的；那么，利用（2-11）式來(lái)計(jì)算開(kāi)關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率也未嘗不可；因?yàn)椋藗冊(cè)跍y(cè)量開(kāi)關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率μa 的時(shí)候，不可能用很多不同幅度和寬度的脈沖電壓，分別對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器逐一進(jìn)行測(cè)試，然后再把測(cè)試結(jié)果取平均值。

我們可以試想，如果在眾多用來(lái)測(cè)試的不同幅度和寬度的電壓脈沖之中，我們只選出其中一組，其幅度和寬度都是在這些測(cè)試電壓脈沖之中比較偏中的，那么，用（2-11）式的測(cè)試結(jié)果來(lái)代替（2-12）式的結(jié)果，實(shí)際上不會(huì)有很大的區(qū)別；這樣，反而使得對(duì)變壓器平均導(dǎo)磁率的測(cè)量變得簡(jiǎn)單。因此，我們?cè)趯?duì)開(kāi)關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，同樣可以用（2-11）式來(lái)測(cè)量，不過(guò)我們必須選用比較適當(dāng)?shù)臏y(cè)試脈沖電壓幅度與寬度。

根據(jù)這個(gè)想法，開(kāi)關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率的測(cè)量方法與脈沖變壓器脈沖導(dǎo)磁率的測(cè)量方法基本一樣。開(kāi)關(guān)變壓器平均導(dǎo)磁率的測(cè)量可在測(cè)量變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗的同時(shí)順便測(cè)得。

根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的安培環(huán)路定律：磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任何閉合回路l 的線積分，等于穿過(guò)該環(huán)路所有電流強(qiáng)度代數(shù)和?；蛘叽怕返目讼；舴蚨桑涸诖艌?chǎng)回路中，任一繞行方向上磁通勢(shì)NI（N為線圈匝數(shù)，I為電流強(qiáng)度）的代數(shù)和恒等于磁壓降Hili（ Hi為磁場(chǎng)強(qiáng)度， li為磁路中磁場(chǎng)強(qiáng)度為 的平均長(zhǎng)度）的代數(shù)和。亦可解釋為：磁場(chǎng)強(qiáng)度的平均值與任何閉合回路平均長(zhǎng)度l的乘積，等于穿過(guò)該環(huán)路所有電流強(qiáng)度的代數(shù)和。這個(gè)定律在前面（2-32）式和（2-72）式中都已使用過(guò)，這里再重復(fù)一次，即：

△H●l=N●△I （2-90）

（2-90）式中， △H為變壓器鐵芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)度增量，N為變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)， △I為流過(guò)變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流的增量。

從圖2-26或圖2-28中可以看出，（2-90）式中的 △I就是勵(lì)磁電流的最大值Iμm 。另外再根據(jù)電磁感應(yīng)定理中輸入電壓與磁通和磁通變化率，以及磁通與磁通密度等關(guān)系，即可求得：

μa≈μ△=△B/△H=Ulτ/SNIμm （2-91）

（2-91）式中，μa為開(kāi)關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率； μ△為脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率，或脈沖靜態(tài)磁化系數(shù)； △B為在某測(cè)試脈沖電壓幅度和寬度的條件下，開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的磁通密度增量； △H為在某測(cè)試脈沖電壓幅度和寬度的條件下，開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)度增量；U為輸入脈沖電壓的幅度；S為變壓器鐵芯的截面積；N為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)； l為開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯磁回路的平均長(zhǎng)度； Iμm為流過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流的最大值；τ為電壓脈沖的寬度。