開關變壓器講解之直流脈沖對鐵芯的磁化

直流脈沖對鐵芯的磁化過程類似電容器充、放電，不同之處在于當電流消失之后鐵芯中存在剩磁。經過N個直流脈沖之后，磁通密度和磁場強度以及磁矯頑力三者之間會形成一個動態平衡點，使變壓器鐵芯中的最大磁通密度Bm和剩余磁通密度Br能夠達到相對穩定。具體分析請看文中圖形。

為了簡單起見，我們把單激式變壓器開關電源等效成如圖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，直接給開關變壓器供電。這里我們特別把變壓器稱為開關變壓器，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別的。

在一般的電源變壓器電路中，當電源變壓器兩端的輸入電壓為0時，表示輸入端是短路的，因為電源內阻可以看作為0;而在開關變壓器電路中，當開關變壓器兩端的輸入電壓為0時，表示輸入端是開路的，因為電源內阻可以看作為無限大。

在圖2-1中，當一組序列號為1、2、3、…的直流脈沖電壓分別加到開關變壓器初級線圈a、b兩端時，在開關變壓器的初級線圈中就會有勵磁電流流過，同時，在開關變壓器的鐵芯中就會產生磁場，在磁場強度為H的磁場作用下又會產生磁通密度為B的磁力線通量，簡稱磁通，用“”表示。

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

順便指出，在分析變壓器鐵芯的磁化過程中，經常使用磁通密度和磁感應強度這兩個名稱，這兩個名稱在本質上沒區別，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，并且開關變壓器的伏秒容量足夠大，那么，當第一個直流脈沖電壓加到變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器初級線圈中將有勵磁電流流過，并在變壓器鐵芯中產生磁場。

在磁場強度H的作用下，變壓器鐵芯中的磁感應強度B將會按圖2-2中0-1磁化曲線上升;當第一個直流脈沖電壓將要結束時，磁場強度達到第一個最大值Hm1，同時磁感應強度將會被磁場強度磁化到第一個最大值Bm1;由此產生一個磁感應強度增量ΔB，ΔB=Bm1-0。磁感應強度增加，表示流過變壓器初級線圈中的勵磁電流產生的磁場在對變壓器鐵芯進行充磁。

當序列脈沖電壓加到開關變壓器初級線圈a、b兩端時，在變壓器鐵芯中會產生的磁場，這磁場完全是由流過變壓器初級線圈的勵磁電流產生的，流過變壓器初級線圈的勵磁電流為：