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脉冲变压器铁心材料的发展现状和应用脉冲变压器铁心材料的发展现状和应用 脉冲变压器铁心材料的发展现状和应用脉冲变压器铁心材料的发展现状和应用 叶云翔 王剑平 （浙江大学生工食品学院，浙江 杭州 310029） 摘 要：脉冲变压器的铁心材料的发展，在一定程度上制约 程当中的损耗，提高了能量的传输效率。铁心的发 着脉冲变压器整体性能的提升，因此对脉冲变压器铁心材料 展对脉冲变压器性能的提高和完善有着深切的影 的研究就非常具有意义。本文通过对国外脉冲变压器设计的 响。国外的铁心研究和发展较早，不过也直到1941 研究和总结，展示了各种脉冲变压器铁心的应用和发展状 年钼-铁镍合金的研制成功才使得能够传递 1 µs 级 况，对今后脉冲变压器的设计起到了一定的指导作用。 [1] 别脉冲信号的脉冲变压器得以设计出来 。不同于 关键词：脉冲变压器；铁心；高压；高频 普通的变压器，脉冲变压器的铁心通常传递的是高 0 引言 压高频的脉冲信号源，因此铁心当中发生的电磁过 近年来，人们研究的目标主要集中在微生物的 程就显得极其高速而剧烈。而涡流和磁通的变化率 非热效应，即不依靠热能杀死食品中的微生物。高 成比例，所以脉冲变压器铁心当中的涡流现象要比 压脉冲电场杀菌技术以其处理温度低、灭菌时间 普通变压器要明显很多。这导致铁心的损耗比起普 短、食品营养成分损失少、灭菌后易处理等优点已 通的变压器要大幅增加。同时铁心材料的磁感应增 经成为目前效果最好的，最有工业前景的非热杀菌 量以及脉冲磁导率还影响着铁心整体的体积和质 技术。而应用于高压脉冲杀菌技术的脉冲发生器系 量，进而影响脉冲变压器的体积和质量。国外的脉 统中脉冲变压器就起到了至关重要的作用。 冲变压器发展和制造比较早，一般的高压脉冲变压 脉冲变压器的设计一般需要考虑变压器绕组、 器应用于脉冲发生器电路系统当中，为TWT （行波 变压器的铁心以及变压器的绝缘方式。通过这几个 管）、调速管、磁电管等提供脉冲电源。由于这些 部分的合理设计，能够对脉冲变压器的输出波形、 器件对于脉冲波形以及电压放大倍数上有特殊的 输出电压、损耗、体积、质量等方面进行优化和调 要求，因此为了适应脉冲变压器的设计需求，各种 整。其中脉冲变压器的铁心为由初级绕组所产生的 新型的铁心材料就被不断开发出来。 磁通提供了一个理想的磁路，使得两个绕组之间的 1 脉冲变压器工作原理简介 耦合变得更加容易，同时也大为减少了磁通传递过 为了对脉冲变压器铁心的工作原理做一个大 图 1 变压器铁心中的脉冲磁化过程[2] 致的了解，下面对脉冲变压器铁心的脉冲磁化过程 冲磁导率在满足其他需求的条件下越大越好。另 作一个简单的描述，更为具体的讨论，可以参看文 外，由于脉冲变压器铁心当中有着强烈的涡流现 献[1-2]。 象，为了减小涡流损耗以减少铁心的发热，增加脉 下面的讨论中我们定义： 冲变压器的传递效率，所以有着较大电阻率的材料 ∆B ：一个脉冲在铁心当中产生的磁感应增量； 较好。许多铁心被采取多层的制造方式就是为了增 B ：铁心的饱和磁感应强度； 大铁心整体的电阻率用以减小涡流效应。 s B ：铁心的剩余磁感应强度； 2 国内外铁心材料及相关技术