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[導(dǎo)讀]  為了簡單起見,我們把單激式變壓器開關(guān)電源等效成如圖2-1所示電路,其中我們把直流輸入電壓通過控制開關(guān)通、斷的作用,看成是一序列直流脈沖電壓,即單極性脈沖電壓,直

  為了簡單起見,我們把單激式變壓器開關(guān)電源等效成如圖2-1所示電路,其中我們把直流輸入電壓通過控制開關(guān)通、斷的作用,看成是一序列直流脈沖電壓,即單極性脈沖電壓,直接給開關(guān)變壓器供電。這里我們特別把變壓器稱為開關(guān)變壓器,以表示圖2-1所示電路與一般電源變壓器電路在工作原理方面還有區(qū)別的。

  在一般的電源變壓器電路中,當(dāng)電源變壓器兩端的輸入電壓為0時(shí),表示輸入端是短路的,因?yàn)殡娫磧?nèi)阻可以看作為0;而在開關(guān)變壓器電路中,當(dāng)開關(guān)變壓器兩端的輸入電壓為0時(shí),表示輸入端是開路的,因?yàn)殡娫磧?nèi)阻可以看作為無限大。

  

  在圖2-1中,當(dāng)一組序列號(hào)為1、2、3、…的直流脈沖電壓分別加到開關(guān)變壓器初級線圈a、b兩端時(shí),在開關(guān)變壓器的初級線圈中就會(huì)有勵(lì)磁電流流過,同時(shí),在開關(guān)變壓器的鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生磁場,在磁場強(qiáng)度為H的磁場作用下又會(huì)產(chǎn)生磁通密度為B的磁力線通量,簡稱磁通,用“Φ ”表示。

  在變壓器鐵芯中,磁通密度B或磁通Φ 受磁場強(qiáng)度H的作用而發(fā)生變化的過程,稱為磁化過程;因此,用來描述磁通密度B與磁場強(qiáng)度H之間對應(yīng)變化的關(guān)系曲線,人們都把它稱為磁化曲線。圖2-2是單激式開關(guān)變壓器鐵芯被磁化時(shí),磁通密度B與磁場強(qiáng)度H之間對應(yīng)變化的關(guān)系曲線圖。

  

  順便指出,在分析變壓器鐵芯的磁化過程中,經(jīng)常使用磁通密度和磁感應(yīng)強(qiáng)度這兩個(gè)名稱,這兩個(gè)名稱在本質(zhì)上沒區(qū)別,互相可以通用,不同場合使用不同名稱,只是為了使用方便。

  如果開關(guān)變壓器的鐵芯在這之前從來沒有被任何磁場磁化過,并且開關(guān)變壓器的伏秒容量足夠大,那么,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)直流脈沖電壓加到變壓器初級線圈a、b兩端時(shí),在變壓器初級線圈中將有勵(lì)磁電流流過,并在變壓器鐵芯中產(chǎn)生磁場。

  在磁場強(qiáng)度H的作用下,變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B將會(huì)按圖2-2中0-1磁化曲線上升;當(dāng)?shù)谝粋€(gè)直流脈沖電壓將要結(jié)束時(shí),磁場強(qiáng)度達(dá)到第一個(gè)最大值Hm1,同時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度將會(huì)被磁場強(qiáng)度磁化到第一個(gè)最大值Bm1 ;由此產(chǎn)生一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB,ΔB = Bm1- 0 。磁感應(yīng)強(qiáng)度增加,表示流過變壓器初級線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場在對變壓器鐵芯進(jìn)行充磁。

  當(dāng)序列脈沖電壓加到開關(guān)變壓器初級線圈a、b兩端時(shí),在變壓器鐵芯中會(huì)產(chǎn)生的磁場,這磁場完全是由流過變壓器初級線圈的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的,流過變壓器初級線圈的勵(lì)磁電流為:

  

  (2-8)式中, iμ為流過變壓器初級線圈的勵(lì)磁電流,E為加到變壓器初級線圈兩端的電壓,L1為變壓器初級線圈的電感量,t為時(shí)間, iμ(0)為初始電流,即t = 0時(shí)流過變壓器初級線圈的勵(lì)磁電流。

  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。

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