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脉冲变压器的磁学
[发布时间]:2011年7月21日 [来源]:电子变压器资讯网 [点击率]:31504
【导读】: 摘要:详细阐述脉冲变压器的应用及高频脉冲变压器设计所需了解的磁学参数、变压器的综合等效电路和变压器的测试方法。作者:黄健聪严思幸叶治政王金敏林庆松1引言 变压器通常有电源变压器和信号变压器...

3变压器等效电路
  研究理想变压器的假设条件是:
  (1)磁心材料有足够大的磁导率,其值可等效地看作是无限大(μ∞);
 (2)励磁电流足够小,其值可等效地看作是零(im=0);
 (3)磁心的任何损耗都小到可以忽略;
 (4)线圈绕组的电阻小到可以忽略;
 (5)所有绕组之间的磁通都是完全耦合,没有磁通“泄漏”(k=1);
 (6)绕组间的电容小到可以忽略。
 但实际变压器不是这样的。下面我们将研究实际变压器的等效电路。
3.1有限磁导率
 如果μ是有限的,则im将不等于零,在原边绕组中就有励磁电流存在。
  从式(9)和(10),可写出:
 i1=ΦRm/N1+N2i2/N1=im+ni2
  式中im是励磁电流。这一增加的电流可以在等效电路中增加一个和原边线圈并联的电感Lm来表示,如图10所示。

图10磁心励磁电流

   3.2磁心损耗
   (1)磁滞损耗
   在2.6节已叙述了环形磁心B-H之间的滞后关系以及和磁滞回线闭合曲线面积成正比的损耗。闭合曲线面积和频率成正比,在频率是恒定时(尽管对脉冲变压器来说,变压器工作频率的变化率是一含糊的概念),从实验推导出的磁滞损耗公式是:
 Ph=khBmax1.6(W)(19)
 式中kh—是材料的磁滞损耗系数。
   (2)涡流损耗
   由法拉弟定律可知,当磁心中磁通交变时,磁心中亦会产生感应电动势,这个感应电动势会在磁心材料上产生环形电流,这个电流会在磁心的有限电阻上引起功率损耗。这个损耗和频率的平方成正比,但在频率基本恒定和磁通近似均匀分布时可得:
 Pe=keB2max(W)(20)
 式中ke—是材料的涡流损耗系数。
   (3)磁心损耗
   磁滞损耗和涡流损耗两项合并,就能求得磁心损耗近似值的有用模型。
 Pc=khBmax1.6+keBmax2≈αΦ2max
 式中Φmax和电压U1max成正比,所以Pc∝U1max2。虽然这仅仅是一个不严密的近似,但它使我们能用一个并联在原边绕组两端的等效电阻RC来作为磁心损耗的模型,如图11所示。

图11铁心损耗的等效电阻

   为了减小磁心损耗,可用高电阻率的磁性材料(如铁氧体磁性材料)或用能减少涡流电流的磁心结构(如叠片铁心)。

3.3绕组电阻

    用来绕制变压器线圈的导线,其电阻不为零,所以它将在每一绕组上产生电阻损耗。为此在等效电路中每一线圈上增加一个串联电阻,如图12所示。

图12绕组电阻

     为了减小绕组损耗,应尽量用较大截面积的导线或尽量减少匝数。

3.4漏磁通

        在2.10节已经提到磁通不可能完全耦合所有的线圈(即有漏磁通),线圈的自感可写成:

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