繼上次的《開關(guān)變壓器的工作原理及脈沖對(duì)鐵芯的磁化》......
當(dāng)開關(guān)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流突然下降到零時(shí)，會(huì)在開關(guān)變壓器的初、次級(jí)線圈兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢，稱為反激輸出電壓；由于反激輸出電壓在開關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈回路中產(chǎn)生的電流會(huì)在變壓器鐵芯中產(chǎn)生反磁通，反磁通會(huì)對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行退磁；但這種退磁方法不能使磁通密度退回到0或初始值，而只能回到磁化曲線上的某個(gè)
值，這個(gè) 值稱為剩磁（如圖2-2中的
等 ）。變壓器鐵芯中存在剩磁的原因，是因?yàn)榉醇る妷寒a(chǎn)生的電流產(chǎn)生的反磁通不能完全抵消勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通所產(chǎn)生的結(jié)果。
在直流脈沖的幅度和寬度不變的情況下，即使磁感應(yīng)強(qiáng)度的增量ΔB不改變，但并不意味著磁場強(qiáng)度的增量ΔH可以保證不變，因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度之間并不是線性關(guān)系，即導(dǎo)磁率
不是一個(gè)常數(shù)；因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB的上升速率（充磁）和下降速率（退磁），一般都是不相等的。
當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為線性上升的時(shí)候，一般為正激電壓輸出，其輸出電壓為正（或負(fù)）方波；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為指數(shù)式下降的時(shí)候，一般為反激電壓輸出，其輸出電壓為負(fù)（或正）尖峰脈沖。尖峰脈沖的幅度按指數(shù)方式隨時(shí)間衰減，如圖2-1所示。
由圖圖2-1可以看出，單激式變壓器次級(jí)線圈輸出的電壓波形，即使輸入直流脈沖的占空比為0.5，正激輸出電壓脈沖幅度與反激輸出電壓脈沖幅度也不完全相等，但其半波平均值是相等的。只有當(dāng)輸入脈沖電壓由正變?yōu)?/span>0時(shí)，且信號(hào)源的內(nèi)阻很小，或等于0（相當(dāng)于變壓器初級(jí)線圈a、b兩端短路）時(shí)，單激式變壓器次級(jí)線圈輸出的電壓波形才近似等于方波（矩形波）。
半波平均值的定義可以理解為數(shù)學(xué)中的幾何平均值，即：先對(duì)某函數(shù)曲線f（t）在t0~t1的區(qū)間進(jìn)行積分，然后把積分結(jié)果除以τ，τ為脈沖寬度（τ = t1－t0）。對(duì)于圖2-1，半波平均值的定義，就是把一個(gè)不規(guī)則的脈沖波形等效成一個(gè)矩形波，等效矩形波的幅度就是半波平均值Upa或負(fù)半波平均值Upa-。關(guān)于半波平均值的定義，請參考第一章《
在圖2-2中，磁化電流就是流過開關(guān)變壓器初級(jí)線圈和次級(jí)線圈電流的統(tǒng)稱，磁化電流也包括勵(lì)磁電流。
序列脈沖電壓加到開關(guān)變壓器初級(jí)線圈a、b兩端時(shí)，在開關(guān)變壓器的初級(jí)線圈中就有電流流過，通過電磁感應(yīng)會(huì)在變壓器的鐵芯中產(chǎn)生磁場，并產(chǎn)生磁力線；同時(shí)，在變壓器初級(jí)線圈的兩端要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，在變壓器次級(jí)線圈的兩端也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；感應(yīng)電動(dòng)勢作用于負(fù)載R的兩端，在負(fù)載中就有電流流過。因此，在初、次級(jí)電流的共同作用下，在變壓器的鐵芯中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由流過變壓器初、次級(jí)線圈電流共同產(chǎn)生的合成磁場，這個(gè)磁場的大小可用磁力線通量（簡稱磁通量），即磁力線的數(shù)目
來表示。
如果用 1來表示變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通量，用 2來表示變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通量，由于變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁場方向總是相反，則當(dāng)序列脈沖電壓加到開關(guān)變壓器初級(jí)線圈a、b兩端時(shí)，流過變壓器初、次級(jí)線圈電流在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的合成磁場的總磁通量 為：
其中，變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 1還可以分成兩個(gè)部分，一部分用來抵消變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 2，記為 10，另一部分是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通，記為
。顯然
， 
。即：在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的磁通量 ，只與流過變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流有關(guān)，而與流過變壓器次級(jí)線圈中的電流無關(guān)；流過變壓器次級(jí)線圈中的電流產(chǎn)生的磁通，完全被流過變壓器初級(jí)線圈中的另一部分電流產(chǎn)生的磁通抵消。
PS：——關(guān)于變壓器初、次級(jí)線圈會(huì)同時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行退磁的概念，請參考第一章《
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磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度是一種勢能，在能量互相轉(zhuǎn)換或變化的過程中，勢能和位能是可以互相轉(zhuǎn)換角色的。我們還可以把磁場強(qiáng)度對(duì)開關(guān)變壓器鐵芯的磁化過程，與電動(dòng)勢對(duì)電容器進(jìn)行充、放電的過程進(jìn)行對(duì)比來理解。
當(dāng)電動(dòng)勢（電源電壓）通過一個(gè)電阻對(duì)電容器充電時(shí)，電容器兩端的電壓會(huì)上升；當(dāng)電動(dòng)勢的電壓突然被切斷后，電容器會(huì)通過負(fù)載電阻進(jìn)行放電，其兩端電壓就會(huì)下降，但電容器兩端電壓在短時(shí)間內(nèi)，是無法下降到被充電前的初始電壓值的。理論上，需要無限長的時(shí)間，電容器兩端的電壓才能下降到其被充電前的初始值；或者必須采用對(duì)電容器進(jìn)行反向充電的方法，才能快速讓電容器兩端電壓回到其原初始值。即：電容器在充、放電的過程，其兩端電壓不是按同一速率變化。
當(dāng)電容器的充放電回路被切斷之后，電容器兩端電壓將永遠(yuǎn)保持其原來的狀態(tài)；或當(dāng)電容充電的電荷與放電的電荷完全相等的時(shí)候，電容器兩端電壓紋波就會(huì)穩(wěn)定在某個(gè)數(shù)值之上。電容器在充放電過程中呈現(xiàn)出來的這些特點(diǎn)，與磁場對(duì)開關(guān)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化和消磁的過程中所呈現(xiàn)出來的特點(diǎn)，非常相似，幾乎可以一一對(duì)應(yīng)。
用?H表示磁場強(qiáng)度增量，它在固定局部磁滯回線上磁感應(yīng)強(qiáng)度增量?B相對(duì)應(yīng)，即它們之間可用下面關(guān)系式表示：
（2-10）式稱為磁場強(qiáng)度增量?H與磁感應(yīng)強(qiáng)度增量?B的脈沖靜態(tài)特性關(guān)系。在直流狀態(tài)條件下，（2-10）式不成立。
磁場強(qiáng)度增量?H和磁感應(yīng)強(qiáng)度增量?B的對(duì)應(yīng)關(guān)系還可以用下式表示：
（2-11）式中，
稱為脈沖靜態(tài)磁化系數(shù)，或脈沖變壓器的脈沖導(dǎo)磁率。由于脈沖導(dǎo)磁率的使用范圍比較小，對(duì)于開關(guān)變壓器我們同樣也可以用平均導(dǎo)磁率
的概念取而待之。即：
（2-12）式中， 為開關(guān)變壓器的平均導(dǎo)磁率；
為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度增量；
為開關(guān)變壓器鐵芯中的平均磁場強(qiáng)度增量。
脈沖導(dǎo)磁率 與平均導(dǎo)磁率
的區(qū)別在于：一般脈沖變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度基本上都是固定的，并且是單極性脈沖，其磁滯回線的面積相對(duì)來說很小，因此，鐵芯的脈沖導(dǎo)磁率 幾乎可以看成是一個(gè)常數(shù)；而當(dāng)開關(guān)變壓器輸入脈沖電壓的幅度以及寬度都不是固定的，其磁滯回線的面積相對(duì)來說變化比較大，鐵芯導(dǎo)磁率的變化范圍也很大，特別是雙激式開關(guān)變壓器，因此，只能用平均導(dǎo)磁率 的概念來描述。
勵(lì)磁電流或磁場強(qiáng)度對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化時(shí)也具有類似電容器充、放電的特點(diǎn)：當(dāng)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度就會(huì)增加，相當(dāng)于對(duì)電容器充電；當(dāng)變壓器初級(jí)線圈中的勵(lì)磁電流為零時(shí)，變壓器初、次級(jí)線圈會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢，其感應(yīng)產(chǎn)生的電流就會(huì)產(chǎn)生反向磁場對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行退磁，使磁感應(yīng)強(qiáng)度下降，與充電電容器對(duì)負(fù)載放電的情況很類似。
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當(dāng)變壓器鐵芯被磁化時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增量與變壓器鐵芯被退磁時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增量（負(fù)值）完全相等的時(shí)候，變壓器鐵芯中的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br就會(huì)分別穩(wěn)定在某個(gè)數(shù)值之上，與電容器充放電時(shí)的紋波電壓相對(duì)應(yīng)。
此時(shí)，我們可稱，變壓器鐵芯磁化過程已經(jīng)進(jìn)入了基本穩(wěn)定狀態(tài)，即：每輸入一個(gè)直流脈沖電壓，變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB，
， 當(dāng)直流脈沖結(jié)束以后，磁感應(yīng)強(qiáng)度又從最大值Bm回到剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br的位置。這樣，我們把磁化曲線所對(duì)應(yīng)的Br值稱為剩磁（或剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度），而磁化曲線所對(duì)應(yīng)的Bm值稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值。
不過，變壓器鐵芯磁化曲線中最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm以及剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br的值不是一成不變的，它們會(huì)隨著輸入脈沖電壓的幅度以及脈沖寬度的改變而改變；只有在輸入脈沖電壓的幅度以及脈沖寬度基本保持不變的情況下，變壓器鐵芯磁化曲線中的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm以及剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br的值才會(huì)基本保持不變。
至于要經(jīng)過多少個(gè)直流脈沖電壓之后，開關(guān)變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度才達(dá)到最大值Bm，這個(gè)與直流脈沖電壓的幅度有關(guān)，而且與直流脈沖電壓的脈沖寬度還有關(guān)，即與開關(guān)變壓器的伏秒容量大小有關(guān)。開關(guān)變壓器的伏秒容量越大，對(duì)應(yīng)每個(gè)直流脈沖產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB數(shù)值就越小，因此，需要直流脈沖的個(gè)數(shù)就越多；反之，變壓器的伏秒容量越小，需要直流脈沖的個(gè)數(shù)也越少。當(dāng)變壓器的伏秒容量很小時(shí)，可能只需要一個(gè)直流脈沖，就可以使磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大值Bm ，甚至?xí)棺儔浩麒F芯出現(xiàn)磁飽和。
變壓器的伏秒容量對(duì)磁化曲線的影響非常大，變壓器的伏秒容量越大，對(duì)應(yīng)每個(gè)直流脈沖電壓產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB相對(duì)也越小，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值Bm也越小；同樣一種變壓器鐵芯材料，選取不同的變壓器的伏秒容量，對(duì)應(yīng)的Bm值和Br值也是不一樣的。因此，變壓器的伏秒容量對(duì)于變壓器設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的參數(shù)。
如果變壓器的伏秒容量取得比較小，而加到變壓器初級(jí)線圈a、b兩端的直流脈沖電壓幅度又比較高，且脈沖寬度也比較寬，則流過變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流將很大；此時(shí)，變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度將很容易出現(xiàn)飽和。當(dāng)變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度出現(xiàn)飽和的時(shí)候，磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通 
將不會(huì)再隨著磁場強(qiáng)度或勵(lì)磁電流的增加而增加，此時(shí)的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度一般稱為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，用Bs表示，對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增量用ΔBs表示。
這里還需補(bǔ)充說明：變壓器鐵芯充磁和退磁的過程雖然與電容器充放電的過程很相似，但還是有很大區(qū)別的。電容器充滿電后，如果電源斷開，不再對(duì)電容器繼續(xù)充電，則電容器會(huì)對(duì)負(fù)載放電，并且放電過程將會(huì)一直進(jìn)行下去，直到電容器存儲(chǔ)的電荷全部釋放光為止；而變壓器鐵芯被磁化到磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值Bm后，如果勵(lì)磁電流突然等于0，此時(shí)，變壓器初、次級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢，以及其感應(yīng)電流產(chǎn)生的反向磁場對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行退磁，卻不能使磁感應(yīng)強(qiáng)度由最大值Bm退回到零，而只能退回到剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br 。這是因?yàn)椋瑒?lì)磁電流與消磁電流不是按同一速率變化所致，即，磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB的上升速率（充磁）和下降速率（退磁），一般都是不相等。
當(dāng)磁場強(qiáng)度H下降到零時(shí)，變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不能跟隨返回到零，而只能退回到剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br ，這種現(xiàn)象稱為變壓器鐵芯具有磁矯頑力，簡稱矯頑力，用Hc表示；這同時(shí)也說明變壓器鐵芯鐵芯的磁化過程是不可逆的。變壓器鐵芯存在磁矯頑力這是鐵磁材料或磁性材料最基本的性質(zhì)；不同性質(zhì)的磁性材料，其具有的磁矯頑力大小也不同；一般變壓器鐵芯都選用磁矯頑力較小的鐵磁物質(zhì)為制造材料。
變壓器鐵芯的磁矯頑力Hc與剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br的概念是不一樣的，從磁矯頑力的定義來說，磁矯頑力Hc就是變壓器鐵芯退磁時(shí)，由最大剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br m下降到0，對(duì)應(yīng)所需要的磁場強(qiáng)度，這里的最大剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Brm是指變壓器鐵芯達(dá)到磁飽和時(shí)的Bs ，所對(duì)應(yīng)的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Brs ，而一般意義的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br都是對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm來說的。
但我們不要把磁矯頑力理解為，只有在變壓器鐵芯達(dá)到磁飽和后，才會(huì)有磁矯頑力；在變壓器鐵芯被磁化的過程中，磁矯頑力從始至終都是存在的，只不過我們這里提及的磁矯頑力與習(xí)慣上定義的Hc在數(shù)值上不完全一樣罷了。磁矯頑力與導(dǎo)磁率一樣，也是人們用來掩蓋住人類至今還沒有完全揭示的，磁場強(qiáng)度與電磁感應(yīng)強(qiáng)度之間內(nèi)在關(guān)系的概念。
因此，嚴(yán)格來說，磁矯頑力也是隨著磁場強(qiáng)度H大小改變的，它與磁感應(yīng)強(qiáng)度一樣，會(huì)隨著磁場強(qiáng)度H的增大，而趨于飽和。這就是為什么，變壓器鐵芯中的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br最終能夠分別穩(wěn)定在某個(gè)數(shù)值之上的主要原因。
由圖2-2我們可以看出，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加，需要磁場強(qiáng)度增加也更大，因?yàn)殍F芯的導(dǎo)磁率會(huì)隨著磁場強(qiáng)度的增大反而變小，而鐵芯的磁矯頑力也不會(huì)因磁場強(qiáng)度的增大而增大，它總會(huì)有一個(gè)極限值；當(dāng)變壓器線圈中產(chǎn)生反電動(dòng)勢，從而使變壓器線圈回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流就會(huì)產(chǎn)生反向磁場對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行退磁，鐵芯的導(dǎo)磁率和磁矯頑力的增量反而會(huì)向增大的方向變化，因此，對(duì)于每輸入一個(gè)脈沖電壓，總可以在磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度以及磁矯頑力三者之間找到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡點(diǎn)，使變壓器鐵芯中的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br能夠達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。
這一點(diǎn)很重要，我們后面在進(jìn)行變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，就不準(zhǔn)備采用電感量這個(gè)概念來對(duì)設(shè)計(jì)變壓器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是采用伏秒容量這個(gè)新概念來對(duì)開關(guān)變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)椋儔浩骶€圈的電感量與變壓器磁芯的導(dǎo)磁率有關(guān)，而變壓器磁芯的導(dǎo)磁率并不是一個(gè)常量，它在變壓器磁芯的磁化過程中一直在變化，并且變化量還非常大（參看圖2-4）。例如，CRT電視機(jī)行掃描電路中的行線性補(bǔ)償電感，它的電感量，在一個(gè)正程掃描過程中變化好幾倍。這說明，采用電感量這個(gè)參數(shù)來計(jì)算開關(guān)變壓器的線圈匝數(shù)以及其它參數(shù)，是不可靠的。
除了上面提到的率脈沖導(dǎo)磁率和平均導(dǎo)磁率之外，我們還經(jīng)常會(huì)遇到諸如：動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率、靜態(tài)導(dǎo)磁率、彈性導(dǎo)磁率、損耗導(dǎo)磁率、初始導(dǎo)磁率、最大導(dǎo)磁率、相對(duì)導(dǎo)磁率、有效導(dǎo)磁率等概念，這些導(dǎo)磁率概念都是因?yàn)榇判静牧系?/span>B-H磁化曲線的非線性、以及B-H磁化曲線來回磁化的不一致而定義的，這些導(dǎo)磁率的概念，后面在合適的地方將陸續(xù)說明。盡管如此，要想用不同導(dǎo)磁率的概念來精確給出磁芯材料B-H磁化曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，也是不可能的。因此，當(dāng)我們使用這些導(dǎo)磁率時(shí)，要根據(jù)變壓器磁芯材料的B-H曲線的實(shí)際情況來選擇不同的導(dǎo)磁率概念。但在一般情況下，我們還是把這些不同概念的導(dǎo)磁率都統(tǒng)稱為導(dǎo)磁率（或通用導(dǎo)磁率），用
來表示。
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下面我們繼續(xù)對(duì)變壓器鐵芯的磁化過程進(jìn)行詳細(xì)分析。圖2-3是多個(gè)直流脈沖電壓連續(xù)加到變壓器初級(jí)線圈a、b兩端時(shí)，輸入脈沖電壓與變壓器鐵芯中磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通 對(duì)應(yīng)變化的曲線圖。圖2-3-a）為輸入電壓各個(gè)直流脈沖之間的相位圖；圖2-3-b）為變壓器鐵芯中磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通 對(duì)應(yīng)各個(gè)輸入直流脈沖電壓變化的曲線圖；圖 和各個(gè)直流脈沖電壓之間變化的曲線圖。
從圖2-3-a）和圖2-3-b）可以看出，每輸入一個(gè)直流脈沖電壓，變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通 就要線性增長一次和下降一次（對(duì)于純電阻負(fù)載，磁感應(yīng)強(qiáng)度下降不是線性的，而是按指數(shù)規(guī)律變化的，圖中沒有畫出）。在開始輸入直流脈沖電壓的時(shí)候，磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通 增長的幅度大于下降的幅度。
這是因?yàn)椋瑒傞_始工作的時(shí)候，磁場強(qiáng)度對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化時(shí)還沒有使磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁矯頑力達(dá)到接近飽和的程度；要經(jīng)過若干個(gè)過程以后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通
增長的幅度與下降的幅度才會(huì)一樣大，這說明變壓器鐵芯中的磁矯頑力已經(jīng)基本達(dá)到飽和。這個(gè)過程與儲(chǔ)能濾波電容剛開始充電時(shí)的過程是很相似的。
從圖
當(dāng)變壓器鐵芯初次被直流脈沖電壓產(chǎn)生的磁場磁化的時(shí)候，磁場強(qiáng)度和勵(lì)磁電流的變化幅度都要經(jīng)過一個(gè)過渡過程，然后才基本趨于穩(wěn)定，并且磁場強(qiáng)度和勵(lì)磁電流變化的幅度是由小到大；這個(gè)原因，主要是因?yàn)樽儔浩麒F芯開始磁化的時(shí)候，磁矯頑力比較小，而后，磁矯頑力逐漸增大，以及動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率不一樣的緣故。
圖2-4是變壓器鐵芯導(dǎo)磁率和磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)磁場強(qiáng)度變化的曲線圖。圖中，曲線B為磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)磁場強(qiáng)度變化的關(guān)系曲線，曲線 為導(dǎo)磁率對(duì)應(yīng)磁場強(qiáng)度變化的關(guān)系曲線。由于我們這里把磁場強(qiáng)度作為自變量，而磁感應(yīng)強(qiáng)度和鐵芯導(dǎo)磁率都作為因變量，因此，我們同樣可以把曲線B和曲線 統(tǒng)稱為變壓器鐵芯的磁化曲線。
由于圖2-4所示的磁化曲線，只有在開關(guān)變壓器鐵芯從來沒有被任何磁場磁化過，僅當(dāng)在第一次被磁場極化時(shí)才會(huì)出現(xiàn)；當(dāng)開關(guān)變壓器工作正常之后，這種初始狀態(tài)就會(huì)被破壞和不復(fù)存在；因此，我們把圖2-4所示的磁化曲線稱為初始磁化曲線。雖然我們在實(shí)際應(yīng)用中，很少碰到如圖2-4所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)磁場強(qiáng)度變化的初始磁化曲線，但在實(shí)際應(yīng)用中，人們還是習(xí)慣于用它來對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行磁化過程分析或?qū)ψ儔浩鞯膮?shù)進(jìn)行計(jì)算，因此，初始磁化曲線也有人把它稱為基本磁化曲線。
從圖2-4中可以看出，變壓器鐵芯導(dǎo)磁率最大的地方，既不是磁化曲線的起始端，也不是磁化曲線的末端，而是在磁化曲線中間偏左的位置。當(dāng)磁場強(qiáng)度H繼續(xù)增大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B將會(huì)出現(xiàn)飽和；此時(shí)，不但磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB會(huì)下降到0，導(dǎo)磁率
的值也會(huì)下降到接近0。因此，在設(shè)計(jì)單激式開關(guān)變壓器的時(shí)候，都有意在變壓器鐵芯中預(yù)留出一定的氣隙，以增加磁感應(yīng)強(qiáng)度增量ΔB的變化范圍，使變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不容易飽和。
由于空氣的導(dǎo)磁率與鐵芯的導(dǎo)磁率相差成千上萬倍，只要在磁回路中留百分之一或幾百分之一的氣隙長度，其磁阻或者磁動(dòng)勢將會(huì)大部分降在氣隙上，因此，磁心也就很難飽和。例如，當(dāng)氣隙長度達(dá)到總磁路長度的百分之一時(shí)，變壓器鐵芯的Br與Bm之比，將小于百分之十；同時(shí)變壓器鐵芯的最大導(dǎo)磁率 m也會(huì)從5000以上下降到只有幾十至幾百之間。
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但變壓器鐵芯導(dǎo)磁率出現(xiàn)0的情況在一些控制電路中也有特殊應(yīng)用，例如，磁放大器或磁調(diào)制器就是利用導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁率受磁場強(qiáng)度影響的原理來工作的。目前大量使用的50周大功率穩(wěn)壓電源基本上都是使用磁放大器來對(duì)輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)定控制。
上面曾提到過動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率，在實(shí)際應(yīng)用中動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率的概念用得很少，不過這里還是簡單的介紹一下動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率的概念。
我們知道，變壓器鐵芯在反復(fù)磁化時(shí)，鐵芯材料內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是落后于磁場的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象。假設(shè)動(dòng)態(tài)磁化時(shí)的磁場是按照正弦變化的，由于鐵芯材料內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是落后于磁場的變化，即磁感應(yīng)強(qiáng)度總是比磁場的變化落后一個(gè)相位，如果用數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示材料的導(dǎo)磁率，此導(dǎo)磁率就可以用一個(gè)復(fù)數(shù)來表示。
因此，這個(gè)導(dǎo)磁率可分成兩個(gè)部分：一是和磁場方向（或者說相位）相同的部分，可把它看成是復(fù)數(shù)導(dǎo)磁率的實(shí)部，稱為彈性導(dǎo)磁率，它代表材料磁化時(shí)所能夠儲(chǔ)存的能量；二是和磁場相位成90度的部分，可把它看成是復(fù)數(shù)導(dǎo)磁率的虛部，稱為損耗導(dǎo)磁率，它代表磁性材料在動(dòng)態(tài)磁化時(shí)所消耗的能量（磁滯損耗）。
彈性導(dǎo)磁率在實(shí)際應(yīng)用中也用得很少，這里的彈性是表示導(dǎo)磁率的數(shù)值在應(yīng)力（磁場強(qiáng)度）的作用下，來回變化的意思。在變壓器鐵芯初始磁化的時(shí)候，相對(duì)來說，彈性導(dǎo)磁率比較大，損耗導(dǎo)磁率比較小；而到了磁化過程趨于平穩(wěn)的時(shí)候，相對(duì)來說，彈性導(dǎo)磁率比較小，損耗導(dǎo)磁率比較大。所以，在磁通增量相等的條件下，變壓器鐵芯初始磁化的時(shí)候，磁化電流比較小，而到了磁化過程趨于平穩(wěn)的時(shí)候，磁化電流會(huì)增大。
圖2-4是變壓器鐵芯的靜態(tài)磁化曲線圖，因此，曲線 所表示的也是靜態(tài)導(dǎo)磁率曲線。靜態(tài)導(dǎo)磁率表示，初始磁化曲線上每一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H之比。在實(shí)際應(yīng)用中，變壓器鐵芯的磁化曲線應(yīng)該是動(dòng)態(tài)磁化曲線，動(dòng)態(tài)磁化曲線也稱磁滯回線（后面詳細(xì)介紹），動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率不但與靜態(tài)導(dǎo)磁率相關(guān)，而且還與磁滯回線的面積大小相關(guān)。
在后面章節(jié)中，我們還要提到初始導(dǎo)磁率 i、最大導(dǎo)磁率 m、相對(duì)導(dǎo)磁率 r、有效導(dǎo)磁率 e 等概念。在具體應(yīng)用中，當(dāng)我們需要對(duì)開關(guān)變壓器（或?yàn)V波器）的電氣參數(shù)（如電感量）進(jìn)行計(jì)算時(shí)，光知道開關(guān)變壓器鐵芯的初始磁化曲線是不夠的，我們還需要知道變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率才能對(duì)變壓器的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。由于鐵磁材料B-H曲線的非線性，因此，我們必須根據(jù)實(shí)際需要，選擇不同的導(dǎo)磁率來對(duì)鐵磁材料的各種參數(shù)進(jìn)行分析或計(jì)算。
未完待續(xù)：下文將接著為大家介紹：開關(guān)邊有親戚設(shè)計(jì)的其他內(nèi)容以及“脈沖序列對(duì)雙激式開關(guān)變壓器鐵心的磁化”、“雙激式開關(guān)變壓器伏秒容量與初級(jí)線圈匝數(shù)的計(jì)算，請耐心等待......
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