《开关变压器第五讲 交流脉冲对铁芯的磁化》.pdfVIP

开关变压器第五讲 交流脉冲对铁芯的磁化 作者：康佳集团彩电技术开发中心总体技术设计所所长/高级工程师 陶显芳 相对于直流脉冲而言，交流脉冲对铁芯的磁化不用担心磁饱和的问题，它的磁通在一个周期内组成一个闭合 的曲线。随着输入电压周而复始的循环变化。直流脉冲对铁芯磁化的时候，磁场强度和励磁电流的变化幅度 都要经过一个过渡过程，然后才基本趋于稳定；交流脉冲磁化铁芯的过程达到稳定需要的时间非常短；从输 B B 入第一个脉冲开始，磁通密度BB或磁通 增长的幅度与下降的幅度就基本一样大。 双激式变压器与单激式变压器的区别主要是两者输入电压的参数不一样。单激式变压器输入的电压是单极性 直流脉冲，而双激式变压器输入的电压是双极性交流脉冲。 为了简单起见，我们把双激式变压器开关电源等效成如图2-5所示电路。图2-5与图2-1所示电路的不同之处在 于，图2-1输入电压是直流脉冲方波，而图2-5输入电压是交流脉冲电压方波。因此，图2-5所示电路与一般的 变压器电路在工作原理上没有根本的区别。 在图2-5中，当一系列序号为1、2、3、…的交流脉冲电压方波分别加到变压器初级线圈a、b两端时，在开 关变压器的初级线圈中就会分别有两个正、反方向的励磁电流流过，同时，在开关变压器的铁芯中就会分别 产生正、反两个方向的磁场，在磁场强度为H 的磁化作用下又会产生与磁场强度H对应的磁通密度B或磁 通 。 图2-6是双激式开关变压器铁芯磁通密度B与磁场强度H 之间的关系图，或称变压器铁芯磁化曲线图或磁滞 回线图。之所以把图2-6磁滞回线图，是因为磁通密度B比磁场强度H滞后一个相位或者一段时间。 如果开关变压器的铁芯在这之前从来没有被任何磁场磁化过，并且开关变压器的伏秒容量足够大，那么，当 第一个交流脉冲的正半周电压加到变压器初级线圈a、b两端时，在变压器初级线圈中将有励磁电流流过， 并在变压器铁芯中产生磁场；在磁场强度H 的作用下，变压器铁芯中的磁通密度B将会按图2-6中o-a磁化 曲线上升；当脉冲电压的正半周将要结束时，磁场强度到达最大值Hm，同时对应的磁通密度也被磁化到最 大值Bm。磁通密度在增加，表示流过变压器初级线圈中的励磁电流产生的磁场正在对变压器铁芯进行充磁。 第一个交流脉冲的正半周电压结束后，虽然输入电压由正的最大值突然降到0 ，但流过变压器初级线圈中的 励磁电流不能马上下降到零，因此，磁场强度H也不会马上下降到零；此时，变压器的初、次级线圈会同时 产生反电动势，由于反电动势的作用，在变压器的初、次级线圈回路中会有电流流过，这种回路电流属于感 应电流，或称感生电流，感应电流会在变压器铁芯中产生反向磁场，使变压器铁芯退磁，磁场强度H 开始由 最大值Hm逐步退到0 。 但变压器铁芯中的磁通密度B却不会跟随磁场强度下降到零，由于变压器铁芯具有磁矫顽力，变压器铁芯铁 芯的磁化过程是不可逆的，因此磁通密度被退磁时并不是按充磁时的o-a 磁化曲线原路返回，而是按另一条 新的磁化曲线a-b 返回到b点，即：剩余磁通密度Br 处；因此，磁通密度位于b点的值，人们都习惯地把 它称为剩余磁通密度，或简称“剩磁”，用Br 表示。 当输入交流脉冲电压由正半周转换成负半周的时候，励磁电流的方向也要改变，使变压器铁芯继续进行退磁， 磁通密度由b点沿着b-c磁化曲线继续退磁到c点，此时，磁通密度虽然为零，但对应的磁场强度并不为零， 而是一个负值；当励磁电流按相反的方向继续增加时，磁通密度也相应地按相反的方向沿着c-d磁化曲线继 续增加，此时，变压器铁芯由退磁转变为被反向充磁；当磁通密度沿着磁化曲线c-d增加到达d点时，对应 的磁场强度达到负的最大值-Hm，磁通密度也同时达到负的最大值-Bm 。 第一个交流脉冲的负半周电压结束后，输入电压将由负的最大值突然降到0 ，但流过变压器初级线圈中的励 磁电流不能马上下降到零，因此，磁场强度H也不会马上下降到零；同理，变压器的初、次级线圈会同时产 生反电动势，感应电流会在变压器铁芯中产生反向磁场，使变压器铁芯退磁，磁场强度H由负的最大值-Hm 逐步退到0；由于变压器铁芯具有磁矫顽力，因此，磁通密度的下降并不是按充磁时的磁化曲线c-d原路返回 到c，而是按另一条新的磁化曲线d-e返回到e点，即：负的剩余磁通密度-Br。 第一个交流脉冲结束后，第二个交流脉冲对变压器铁芯的磁化并没有重复第一个交流脉冲的磁化过程。当第 二个交流脉冲的正半周电压到来时，磁通密度却是从磁化曲线的e点-Br 位置开始的，其对应的磁场强