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【導(dǎo)讀】雙激式變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗在工作原理上與單激開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗是有區(qū)別的。雙激式變壓器初級(jí)線圈輸入的電壓是雙極性脈沖，電源在正負(fù)半周期間都向它提供能量。而單激式開關(guān)變壓器鐵芯是靠變壓器初級(jí)線圈自身產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)在電路中產(chǎn)生的電流進(jìn)行退磁的。那么雙激式開關(guān)變壓器鐵芯磁滯損耗、以及其渦流損耗測量方法和單激式的有什么區(qū)別呢？

雙激式變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗在工作原理上與單激開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗是有區(qū)別的。

首先雙激式變壓器初級(jí)線圈輸入的電壓是雙極性脈沖，電源在正負(fù)半周期間都向它提供能量。其次，單激式開關(guān)變壓器鐵芯是靠變壓器初級(jí)線圈自身產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)在電路中產(chǎn)生的電流進(jìn)行退磁的，而雙激式變壓器鐵芯，除了靠變壓器初級(jí)線圈自身產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)在電路中產(chǎn)生的電流進(jìn)行退磁之外，當(dāng)另一反極性電壓脈沖加到變壓器初級(jí)線圈上時(shí)，原勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量還可以反饋給換相輸入電壓進(jìn)行充電。

在雙激式變壓器鐵芯中，磁滯損耗也是由流過變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場在鐵芯中產(chǎn)生的；但在單激開關(guān)變壓器鐵芯中，有一部分勵(lì)磁電流存儲(chǔ)的能量要轉(zhuǎn)化成反激式電壓向負(fù)載輸出；而在雙激式變壓器鐵芯中，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的能量基本上都是用于充磁與消磁。因此，雙激式變壓器鐵芯的磁滯回線的面積比單激開關(guān)變壓器鐵芯磁滯回線的面積大很多，磁滯損耗也大很多。

雙激式變壓器鐵芯渦流損耗的機(jī)理與單激開關(guān)變壓器鐵芯渦流損耗的機(jī)理基本是一樣的，但雙激式變壓器鐵芯的渦流損耗要比單激開關(guān)變壓器鐵芯的渦流損耗大很多，因?yàn)椋p激式變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化范圍比單激開關(guān)變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化范圍大很多。

根據(jù)（2-60）式和（2-61）式以及圖2-20和圖2-21的分析結(jié)果，我們可以用圖2-28電路來測試雙激式開關(guān)變壓器的磁滯損耗和渦流損耗。與圖2-26的工作原理基本相同，圖2-28的主要工作原理是，在變壓器初級(jí)線圈兩端加一序列雙極性電壓方波，然后測試流過變壓器初級(jí)線圈的電流

根據(jù)前面分析，磁滯損耗主要由勵(lì)磁電流 產(chǎn)生的，但雙激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流與單激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的作用并不完全相同。單激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場對(duì)變壓器貼芯進(jìn)行充磁和退磁外，其存儲(chǔ)的能量只能用來作為反激式輸出給負(fù)載，因?yàn)樽儔浩鞒跫?jí)線圈輸入的電壓是單極性脈沖，變壓器初級(jí)線圈無法換相。
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而雙激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流除了用來消磁和充磁以外（即轉(zhuǎn)換成磁滯損耗），其存儲(chǔ)的能量還可以反饋給換相輸入電壓進(jìn)行充電，因?yàn)閯?lì)磁電流存儲(chǔ)的能量產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的方向正好與換相時(shí)輸入電壓的方向相反，兩者作用互相對(duì)消，使原來流過初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流由最大值迅速下降到0，即：反電動(dòng)勢(shì)的能量被迅速轉(zhuǎn)移到輸入電路中，相當(dāng)于能量被重復(fù)利用。

圖2-28中，U是電源電壓，N為變壓器初級(jí)線圈，控制開關(guān)K1、K2、K3、K4組成橋式開關(guān)控制電路，K1和K4為一組，K2和K3為一組，兩組開關(guān)輪流接通與斷開，把電源電壓正反向加于變壓器初級(jí)線圈兩端；R為取樣電阻，通過測量R兩端的電壓，就可以知道流過變壓器初級(jí)線圈的電流；取樣電壓被送到示波器DP進(jìn)行顯示。

圖2-29是圖2-28電路中變壓器初級(jí)線圈兩端電壓、電流以及取樣電阻上的電壓波形圖。圖2-29-a是變壓器初級(jí)線圈兩端的電壓波形；圖2-29-b是流過變壓器初級(jí)線圈兩端的電流波形；圖2-29-c是取樣電阻兩端的電壓波形。
在0-t1期間，控制開關(guān)K1和K4接通，同時(shí)K2和K3關(guān)斷；電源電壓U通過K1和K4加于變壓器初級(jí)線圈a、b兩端；流過變壓器初級(jí)線圈的電流 由 和 兩部分組成， 和 的數(shù)值分別由（2-60）式和（2-61）式?jīng)Q定；其中， 為勵(lì)磁電流，其值隨時(shí)間線性上升； 為渦流損耗電流，其值為常數(shù)，不隨時(shí)間改變。

在t1-t2期間，控制開關(guān)K2和K3接通，同時(shí)K1和K4關(guān)斷；電源電壓U通過K2和K3加于變壓器初級(jí)線圈b、a兩端；相當(dāng)于變壓器初級(jí)線圈的輸入電壓被反相，流過變壓器初級(jí)線圈的電流 還是由 和 兩部分組成，但 和 的方向均與原來相反； 的數(shù)值基本不變； 在一開始瞬間是作為反電動(dòng)勢(shì)輸出能量給電源充電，方向與輸入電流方向相反，充電過程很快結(jié)束，電流為0；然后，電源反過來給變壓器初級(jí)線圈供電，勵(lì)磁電流作為變壓器鐵芯的消磁和充磁能源，開始反方向線性上升。

 和 的數(shù)值，不管是正方向還是反方向，分別都是由（2-60）式和（2-61）式?jīng)Q定；其中， 為勵(lì)磁電流，其值隨時(shí)間線性上升； 為渦流損耗電流，其值為常數(shù)，不隨時(shí)間改變。

我們從圖2-29-b中可以看出，在輸入電壓作用期間，勵(lì)磁電流 是跟隨時(shí)間線性增長的；而渦流損耗電流 為常量，它不會(huì)跟隨時(shí)間線性變化；因此，用示波器很容易就可以把它們區(qū)分開來，通過測量取樣電阻R兩端的電壓，就可以間接測量 和 的數(shù)值。
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設(shè)輸入序列電壓脈沖方波的寬度為τ，周期為T，T = 2τ，那么，在輸入電壓期間，勵(lì)磁電流 產(chǎn)生的磁滯損耗半波平均功率以及磁滯損耗全波平均功率均相等，因此，我們可以把它們統(tǒng)稱為磁滯損耗平均功率1.4 。

（2-80）和（2-81）式中， 為雙激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗平均功率； 為流過雙激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流的平均值； 為流過雙激式開關(guān)變壓器初級(jí)線圈勵(lì)磁電流的最大值；τ為輸入電壓脈沖方波的寬度。

根據(jù)（2-61）式以及圖2-20、圖2-21和圖2-29的分析結(jié)果可知，渦流損耗是由渦流損耗電流 產(chǎn)生的。并且由圖2-29看出，渦流損耗電流 產(chǎn)生的渦流損耗半波平均功率以及渦流損耗全波平均功率均相等，因此，我們可以把它們統(tǒng)稱為渦流損耗平均功率 ，由此，可以求得渦流損耗電流 產(chǎn)生的平均功率 Pb為：

（2-82）式中， 為雙激式開關(guān)變壓器鐵芯的渦流損耗平均功率；U為電源電壓幅度；Ib 為渦流損耗電流的半波平均值， ，因?yàn)?為一常數(shù)值。
由（2-80）、（2-81）、（2-82）式可以看出，計(jì)算雙激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗要比計(jì)算單激式開關(guān)變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗，簡單很多。

當(dāng)加到變壓器初級(jí)線圈兩端的電壓為正弦波時(shí)，變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗可分別用下面的（2-83）和（2-84）經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算：

（2-83）式中， 為輸入電壓為正弦波時(shí)變壓器鐵芯的磁滯損耗[W]； 為與鐵磁物質(zhì)有關(guān)的系數(shù)（由試驗(yàn)決定）；



（2-84）式中， Pb為輸入電壓為正弦波時(shí)變壓器鐵芯的磁滯損耗[W]；Kb為與鐵磁物質(zhì)電阻率、截面積、體積、形狀有關(guān)的系數(shù)（由試驗(yàn)決定）； 為頻率[Hz]； 為磁滯回線上磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值[Wb/m2]；V為變壓器鐵心的體積[m3]。

這里順便指出，利用（2-83）和（2-84）式來分別測試變壓器鐵心的磁滯損耗和渦流損耗是非常困難的；一個(gè)是它們的系數(shù)很難決定，另一個(gè)是兩者很難分別進(jìn)行測量，或從測量結(jié)果中進(jìn)行分離。對(duì)比兩式的參數(shù)就可以知道，它們之間最大的區(qū)別是頻率對(duì)損耗的影響程度；一個(gè)是與頻率成正比，另一個(gè)是與頻率的平方成正比。理論上可以通過改變輸入電壓頻率的方法來進(jìn)行測量，然后再對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行分離；但當(dāng)輸入電壓的參數(shù)與變壓器的實(shí)際工作情況相差太遠(yuǎn)時(shí)，測試結(jié)果將毫無意義。

未完待續(xù)：下文將接著為大家介紹：開關(guān)變壓器鐵芯脈沖導(dǎo)磁率與平均導(dǎo)磁率的測量；開關(guān)變壓器的有效導(dǎo)磁率；開關(guān)變壓器的漏感（上篇），請(qǐng)耐心等待......