開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)(1)-閱讀頁
2025-01-28 17:05本頁面
【正文】 m2－Br1 。其余依次類推，第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：ΔB = Bm3－Br2 = Bm4－Br3 = Bm1－0 （29）（29）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。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Br n(Br n= 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。如果?B足夠大，則局部磁滯回線的最低點(diǎn)位于最大局部磁滯回線的剩余磁通密度點(diǎn)Br點(diǎn)處。磁通密度達(dá)到最大值Bm后不再繼續(xù)增加是可以理解的，因?yàn)?，磁通密度和磁場?qiáng)度既可以是勢(shì)能也可以是位能，兩者可以互相轉(zhuǎn)換，它們與電容充放電的過程是很相似的。用?H表示磁場強(qiáng)度增量，它在固定局部磁滯回線上磁通密度增量?B相對(duì)應(yīng)，即它們之間可用下面關(guān)系式表示：ΔB = f(?H) （210）（210）式稱為磁場強(qiáng)度增量?H與磁通密度增量?B的脈沖靜態(tài)特性關(guān)系。磁場強(qiáng)度增量?H和磁通密度增量?B的對(duì)應(yīng)關(guān)系還可以用下式表示：μ△=ΔB/?H—— 脈沖變壓器 （211）（211）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。即：μa=ΔBa/?Ha—— 開關(guān)變壓器 （212）（212）式中， μa為開關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率； ΔBa為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁通密度增量； ?Ha為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁場強(qiáng)度增量。勵(lì)磁電流或磁場強(qiáng)度對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化時(shí)也具有類似電容器充、放電的特點(diǎn)：當(dāng)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化時(shí)，磁通密度就會(huì)增加，相當(dāng)于對(duì)電容器充電；當(dāng)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流為零時(shí)，變壓器初、次級(jí)線圈會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，其感應(yīng)產(chǎn)生的電流就會(huì)產(chǎn)生反向磁場對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行退磁，使磁通密度下降，與充電電容器對(duì)負(fù)載放電的情況很類似。此時(shí)，我們可稱，變壓器鐵芯磁化過程已經(jīng)進(jìn)入了基本穩(wěn)定狀態(tài)，即：每輸入一個(gè)直流脈沖電壓，變壓器鐵芯中的磁通密度都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁通密度增量ΔB，ΔB = Bm－Br ，當(dāng)直流脈沖結(jié)束以后，磁通密度又從最大值Bm回到剩余磁通密度Br的位置。不過，變壓器鐵芯磁化曲線中最大磁通密度Bm以及剩余磁通密度Br的值不是一成不變的，它們會(huì)隨著輸入脈沖電壓的幅度以及脈沖寬度的改變而改變；只有在輸入脈沖電壓的幅度以及脈沖寬度基本保持不變的情況下，變壓器鐵芯磁化曲線中的最大磁通密度Bm以及剩余磁通密度Br的值才會(huì)基本保持不變。開關(guān)變壓器的伏秒容量越大，對(duì)應(yīng)每個(gè)直流脈沖產(chǎn)生的磁通密度增量ΔB數(shù)值就越小，因此，需要直流脈沖的個(gè)數(shù)就越多；反之，變壓器的伏秒容量越小，需要直流脈沖的個(gè)數(shù)也越少。變壓器的伏秒容量對(duì)磁化曲線的影響非常大，變壓器的伏秒容量越大，對(duì)應(yīng)每個(gè)直流脈沖電壓產(chǎn)生的磁通密度增量ΔB相對(duì)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(duì)應(yīng)的Bm值和Br值也是不一樣的。如果變壓器的伏秒容量取得比較小，而加到變壓器初級(jí)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(jí)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。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。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 。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。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。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。由圖22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(shì)和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的反向磁場對(duì)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(duì)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(duì)穩(wěn)定窗體底端
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