脉冲序列对单激式开关电源吐鲁番电力变压器铁芯的磁化

为了简单起见，我们把单激式吐鲁番电力变压器（Transformer）开关电源等效成如图2-1所示电路，其中我们把直流输入电压通过控制（control)开关通、断的作用，看成是一序列直流脉冲电压，即单极性脉冲电压，直接给开关吐鲁番电力变压器供电。这里我们特别把吐鲁番电力变压器称为开关吐鲁番电力变压器，以表示图2-1所示电路与一般电源吐鲁番电力变压器电路在工作原理方面还有区别的。

　　在一般的电源吐鲁番电力变压器电路中，当电源吐鲁番电力变压器两端的输入电压为0时，表示输入端是短路的，因为电源内阻可以看作为0;而在开关吐鲁番电力变压器电路中，当开关吐鲁番电力变压器两端的输入电压为0时，表示输入端是开路的，因为电源内阻可以看作为无限大。试验吐鲁番电力变压器交流、交直流试验吐鲁番电力变压器：将工频电源输入操作箱（或操作台），经自耦调压器调节电压输入至试验吐鲁番电力变压器的初级绕组。根据电磁感应原理，在次级（高压）绕组可获得工频高压。此工频高压经高压硅堆整流及电容滤波后可获得直流高压，其幅值是工频高压有效值的1.4倍。只不过在使用直流时应抽出短路杆，在使用交流时，插入短路杆。

　　在图2-1中，当一组序列号为1、2、3、…的直流脉冲电压分别加到开关吐鲁番电力变压器初级线圈
　　A、b两端时，在开关吐鲁番电力变压器的初级线圈中就会有励磁电流流过，同时，在开关吐鲁番电力变压器的铁芯中就会产生磁场，在磁场强度为H的磁场作用下又会产生磁通密度（单位:g/cm3或kg/m3)为B的磁力线通量，简称磁通，用 ;Φ ;表示。
　　在吐鲁番电力变压器铁芯中，磁通密度B或磁通Φ 受磁场强度H的作用而发生变化的过程，称为磁化过程;因此，用来描述磁通密度B与磁场强度H之间对应变化的关系曲线（Curve），人们都把它称为磁化曲线。图2-2是单激式开关吐鲁番电力变压器铁芯被磁化时，磁通密度B与磁场强度H之间对应变化的关系曲线图。

　　顺便指出，在分析(Analyse)变压（气压变量)器铁芯的磁化过程中，经常使用磁通密度和磁感应强度这两个名称，这两个名称在本质上没区别，互相可以通用，不同场合使用不同名称，只是为了使用方便。
　　如果开关吐鲁番电力变压器（Transformer）的铁芯在这之前从来没有被任何磁场磁化过，并且开关吐鲁番电力变压器的伏秒容量足够大，那么，当第一个直流脉冲电压加到吐鲁番电力变压器初级线圈(winding)
　　A、b两端时，在吐鲁番电力变压器初级线圈中将有励磁电流(Electron flow)流过，并在吐鲁番电力变压器铁芯中产生特性：波粒的辐射。
　　在特性：波粒的辐射强度H的作用下，变压（气压变量)器铁芯中的磁感应强度B将会按图2-2中0-1磁化曲线上升;当第一个直流脉冲电压将要结束时，磁场强度达到第一个最大值Hm1，同时磁感应强度将会被磁场强度磁化到第一个最大值Bm1 ;由此产生一个磁感应强度增量ΔB，ΔB = Bm1- 0 。试验吐鲁番电力变压器交流、交直流试验吐鲁番电力变压器：将工频电源输入操作箱（或操作台），经自耦调压器调节电压输入至试验吐鲁番电力变压器的初级绕组。根据电磁感应原理，在次级（高压）绕组可获得工频高压。此工频高压经高压硅堆整流及电容滤波后可获得直流高压，其幅值是工频高压有效值的1.4倍。只不过在使用直流时应抽出短路杆，在使用交流时，插入短路杆。 磁感应强度增加，表示流过吐鲁番电力变压器初级线圈中的励磁电流(Electron flow)产生的磁场在对吐鲁番电力变压器铁芯进行充磁(使磁性不足的磁体增加磁性)。
　　当序列脉冲电压加到开关变压（气压变量)器初级线圈(winding)
　　A、b两端时，在吐鲁番电力变压器（Transformer）铁芯中会产生的特性：波粒的辐射，这磁场完全是由流过吐鲁番电力变压器初级线圈的励磁电流产生的，流过吐鲁番电力变压器初级线圈的励磁电流为：

　　(2-8)式中， iμ为流过吐鲁番电力变压器（Transformer）初级线圈的励磁电流，E为加到吐鲁番电力变压器初级线圈两端的电压，L1为吐鲁番电力变压器初级线圈的电感量，t为时间， iμ(0)为初始电流，即t = 0时流过吐鲁番电力变压器初级线圈的励磁电流。
　　如果脉冲序列的占空系数(占空比)满足磁化电流在后一个脉冲进入前下降(descend)为零，即开关电源工作于电流临界连续（Continuity)或不连续状态。充气式试验吐鲁番电力变压器是电力设备检测及预防性试验所必备的试验设备。随着我国电力工业的发展，对试验吐鲁番电力变压器的电压等级要求也越来越高，而传统的试验吐鲁番电力变压器，无论在体积上和重量上还是在性能上都越来越不能满足现场工作的要求。
　　当第一个直流脉冲结束以后，由于开关吐鲁番电力变压器初级线圈开路，虽然流过吐鲁番电力变压器初级线圈中的励磁电流下降(descend)到零，但磁场强度H不会马上下降到零;此时，吐鲁番电力变压器的初、次级线圈会同时产生反电动势，由于反电动势的作用，在吐鲁番电力变压器的初、次级线圈回路中都会有电流流过，这种回路电流属于感应电流，或称感生电流。
　　当第一个直流脉冲结束时，如果开关变压（气压变量)器初级线圈不开路，反电动势会对输入电压进行反充电;如果开关吐鲁番电力变压器初级线圈是开路的，反电动势会对初级线圈中的分布电容进行充放电，从而会在初级线圈内部产生高频（Induction Heating）振荡。
　　由反电动势产生的感应电流(Electron flow)会在吐鲁番电力变压器（Transformer）铁芯中产生反向特性：波粒的辐射，使吐鲁番电力变压器铁芯退磁(demagnetization)，磁场强度H开始由第一最大值Hm1逐步下降(descend)到0;但吐鲁番电力变压器铁芯中的磁通密度B并不是按充磁时的0-1磁化曲线原路返回，跟随磁场强度下降到零，而是按另一条新的磁化曲线1-2返回到2点;即：第一个剩余磁通密度Br1处。因此，人们都习惯地把磁通密度位于2点的值，称为剩余磁通密度，或简称 ;剩磁 ;。吐鲁番电力变压器铁芯有剩磁说明吐鲁番电力变压器铁芯有记忆特性，这是铁磁材料的基本特性。

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