中心議題：

• 如何對變壓器的伏妙容量進(jìn)行檢測

解決方案：

• 使用電流迭加法間接測量開關(guān)變壓器線圈的最大伏秒容量和極限伏秒容量

對變壓器的伏秒容量進(jìn)行檢測
變壓器磁芯出現(xiàn)磁通密度飽和的主要原因，就是變壓器的伏秒容量VT取得太小。下面我們來討論，怎樣對變壓器伏秒容量VT進(jìn)行測試的問題。

我們以前在檢查遙控變壓器質(zhì)量好壞的時候，首先是要檢查遙控變壓器的勵磁電流，或漏電流。但目前我們檢查開關(guān)變壓器質(zhì)量好壞的時候，一般都只能檢查開關(guān)變壓器的電感量或漏感大小。能不能也象檢查遙控變壓器那樣檢查開關(guān)變壓器的勵磁電流呢？——很難。因為開關(guān)變壓器一般都是工作于單極性磁化，測試開關(guān)變壓器的勵磁電流需要一個大功率直流脈沖輸出電源，這種大功率直流脈沖輸出電源工作很不安全，操作也不方便。

為此，我們可以采用另一種更簡便的方法——電流迭加法，就是在變壓器線圈中迭加一直流電流，讓變壓器鐵芯進(jìn)行磁化，然后，對開關(guān)變壓器的電感量進(jìn)行測量，從而間接測量開關(guān)變壓器線圈的最大伏秒容量和極限伏秒容量。


圖7是采用電流迭加法測試開關(guān)變壓器電感量或伏秒容量的工作原理圖。圖7中，M是電感測試儀，LT是隔離電感，I是恒流源，Lx為待測開關(guān)變壓器的初級電感。LT的電感量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被測開關(guān)變壓器初級線圈的電感量。下面我們來介紹圖7的工作原理。

一般進(jìn)行電感測量的時候，都是讓電感線圈通過一個1KHz或10KHz的交流電，然后通過測試流過電感線圈的電流來間接測量電感線圈的阻抗或電感量。由于流過電感線圈的電流很小，并且是一個交流，用這種方法測試到的電感量與電感線圈工作時體現(xiàn)出來的電感量是有區(qū)別的，并且區(qū)別很大。

如果讓被測試電感流過一個可變直流電流，就可以改變被測試電感磁化曲線的工作點(diǎn)，由此，就可以測試磁化曲線上任何一點(diǎn)的導(dǎo)磁率或者電感量，并且可以根據(jù)電感量的變化，找出磁飽和工作點(diǎn)，根據(jù)磁飽和工作點(diǎn)就可以進(jìn)一步測量或計算出開關(guān)變壓器的伏秒容量VT或最大伏秒容量VTm及極限伏秒容量VTmax。

下面我們來分析，怎么樣定義疊加直流電流的大小和對開關(guān)變壓器伏秒容量VT的測試。我們先看圖8。


圖8是變壓器鐵芯留有氣隙的電流-電感或電流-磁通密度函數(shù)曲線圖，在圖8中，X軸代表流過變壓器線圈的疊加直流電流I，Y軸代表變壓器線圈的電感L或變壓器鐵芯中的磁通密度B；L-I為變壓器線圈電感L對應(yīng)于疊加直流電流I的變化曲線，B-I為變壓器鐵芯的磁通密度B對應(yīng)于疊加直流電流I的變化曲線（初始磁化曲線）。

當(dāng)?shù)又绷麟娏鱅 = 0時，測得變壓器線圈的電感量為L0，由于變壓器鐵芯初始磁化的時候，導(dǎo)磁率比較小，所以變壓器線圈的初始電感量L0也比較??；隨著迭加直流電流I的增加，變壓器鐵芯的導(dǎo)磁率也會增加，所以變壓器線圈的電感量也隨著迭加直流電流I的增加而增加，當(dāng)?shù)又绷麟娏鱅達(dá)到某個值（I = Ib）的時候，變壓器線圈的電感量達(dá)到最大值Lmax，隨后，隨著疊加直流電流I的增加，變壓器線圈的電感量反而減小，并迅速下降，當(dāng)疊加直流電流I = Is時，變壓器鐵芯的磁通密度開始出現(xiàn)飽和（B = Bs），變壓器線圈的電感量減小到差不多等于0。


實際上，圖8中的迭加直流電流I的作用就相當(dāng)于圖2-b)中的鋸齒電流i1，即：變壓器線圈的電感量是受流過變壓器線圈的直流分量調(diào)制的。如果我們把流過變壓器線圈的最大電流Im與變壓器鐵芯的最大磁通密度Bm對應(yīng)，那么，我們可以用圖8來定義流過變壓器線圈的最大電流Im和變壓器鐵芯的最大磁通密度Bm。

由于最大磁通密度Bm概念經(jīng)常被使用，為了避免混淆，這里我們再進(jìn)一步定義一個極限磁通密度Bmax和一個極限電流Imax概念。

我們定義：當(dāng)流過變壓器初級線圈的電流I，使變壓器初級線圈的電感L下降到初始電感L0的90%時，此時流變壓器線圈的電流，我們稱之為極限電流Imax，對應(yīng)變壓器鐵芯中的磁通密度B，我們稱之為極限磁通密度Bmax。

任何一個帶鐵芯的電感線圈都可以用圖7表示的測量方法來測量電感線圈的初始電感量L0和最大電感量Lmax，以及極限電流Imax。通過測量電感量，以及與其對應(yīng)的極限電流值Imax，就可以計算出開關(guān)電源變壓器或儲能電感線圈的極限伏秒容量VTmax。在變壓器使用過程中，任何時刻，都不能超出變壓器的極限伏秒容量VTmax。

反過來，我們還可以在特定的情況下，比如：在工作電壓最高、負(fù)載最重的情況下，先測量開關(guān)電源的占空比或輸出電壓的脈沖寬度 ，然后計算出變壓器初級線圈電流的最大值Im，最后給最大值Im乘以一個安全系數(shù)K（K=1.43），其結(jié)果就是流過開關(guān)變壓器初級線圈電流的極限值Imax，即用于測量開關(guān)變壓器初級線圈電感Lx的迭加電流值。

由此可知，開關(guān)電源變壓器（反激式）在任何情況下，其初級線圈的工作電流都不能超過圖8中的Imax，對應(yīng)的磁通密度也不能超過圖8中的Bmax。
由前面（1）式：

可以求得：

即：
或

以及

或


上面（8）式是用來計算開關(guān)電源變壓器初級線圈或儲能電感線圈電流的公式，式中 為流開關(guān)電源變壓器初級線圈或儲能電感線圈電流的最大值，即：開關(guān)接通后，持續(xù)時間等于 時，流過變壓器初級線圈或儲能電感線圈電流的瞬時值；E為開關(guān)電源的工作電壓，V為加于變壓器初級線圈兩端的開關(guān)電壓（直流脈沖電壓），L1為變壓器初級線圈電感量。

（9）式是用來計算開關(guān)電源變壓器或儲能電感線圈的伏秒容量VT的公式。與（8）式和（9）式對應(yīng)。

（10）式是用來計算開關(guān)電源變壓器或儲能電感線圈的極限伏秒容量VTmax的公式。式中：VTmax變壓器或電感線圈或儲能電感線圈的極限伏秒容量，V為加于開關(guān)電源變壓器初級線圈兩端直流脈沖的最大幅度，Tmax為加于開關(guān)電源變壓器初級線圈或儲能電感線圈兩端直流脈沖的極限時間（寬度）；

Imax為根據(jù)圖7對開關(guān)電源變壓器初級線圈或儲能電感線圈電感Lx進(jìn)行測試時的極限迭加電流，即：當(dāng)?shù)与娏鱅增加到使開關(guān)電源變壓器初級線圈或儲能電感線圈的測量電感Lx等于初始電感量 的0.9倍時的電流值。也可以把Imax看成是流過開關(guān)電源變壓器初級線圈或儲能電感線圈的極限電流，此電流可以采用圖7和圖8定義的方法來測量； 為變壓器初級線圈或儲能電感線圈初始電感 下降到90%時的值。

這里順便說明， 與Imax，VTm與VTmax在性質(zhì)上基本相同，只是后者用max來表示，它是前者的極限值。