中心議題：

• 如何對(duì)變壓器的伏妙容量進(jìn)行檢測(cè)

解決方案：

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

對(duì)變壓器的伏秒容量進(jìn)行檢測(cè)
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(lái)討論，怎樣對(duì)變壓器伏秒容量VT進(jìn)行測(cè)試的問(wèn)題。

我們以前在檢查遙控變壓器質(zhì)量好壞的時(shí)候，首先是要檢查遙控變壓器的勵(lì)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(shí)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(lì)磁電流呢？——很難。因?yàn)殚_關(guān)變壓器一般都是工作于單極性磁化，測(cè)試開關(guān)變壓器的勵(lì)磁電流需要一個(gè)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(jiǎn)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(duì)開關(guān)變壓器的電感量進(jìn)行測(cè)量，從而間接測(cè)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(cè)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(cè)試儀，LT是隔離電感，I是恒流源，Lx為待測(cè)開關(guān)變壓器的初級(jí)電感。LT的電感量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被測(cè)開關(guān)變壓器初級(jí)線圈的電感量。下面我們來(lái)介紹圖7的工作原理。

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

如果讓被測(cè)試電感流過(guò)一個(gè)可變直流電流，就可以改變被測(cè)試電感磁化曲線的工作點(diǎn)，由此，就可以測(cè)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(cè)量或計(jì)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(lái)分析，怎么樣定義疊加直流電流的大小和對(duì)開關(guān)變壓器伏秒容量VT的測(cè)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(guò)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(duì)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(duì)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(shí)，測(cè)得變壓器線圈的電感量為L(zhǎng)0，由于變壓器鐵芯初始磁化的時(shí)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(huì)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(gè)值（I = Ib）的時(shí)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(shí)，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(shí)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(guò)變壓器線圈的直流分量調(diào)制的。如果我們把流過(guò)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(duì)應(yīng)，那么，我們可以用圖8來(lái)定義流過(guò)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?cè)龠M(jìn)一步定義一個(gè)極限磁通密度Bmax和一個(gè)極限電流Imax概念。

我們定義：當(dāng)流過(guò)變壓器初級(jí)線圈的電流I，使變壓器初級(jí)線圈的電感L下降到初始電感L0的90%時(shí)，此時(shí)流變壓器線圈的電流，我們稱之為極限電流Imax，對(duì)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(gè)帶鐵芯的電感線圈都可以用圖7表示的測(cè)量方法來(lái)測(cè)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(guò)測(cè)量電感量，以及與其對(duì)應(yīng)的極限電流值Imax，就可以計(jì)算出開關(guān)電源變壓器或儲(chǔ)能電感線圈的極限伏秒容量VTmax。在變壓器使用過(guò)程中，任何時(shí)刻，都不能超出變壓器的極限伏秒容量VTmax。

反過(guò)來(lái)，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(cè)量開關(guān)電源的占空比或輸出電壓的脈沖寬度 ，然后計(jì)算出變壓器初級(jí)線圈電流的最大值Im，最后給最大值Im乘以一個(gè)安全系數(shù)K（K=1.43），其結(jié)果就是流過(guò)開關(guān)變壓器初級(jí)線圈電流的極限值Imax，即用于測(cè)量開關(guān)變壓器初級(jí)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(jí)線圈的工作電流都不能超過(guò)圖8中的Imax，對(duì)應(yīng)的磁通密度也不能超過(guò)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(lái)計(jì)算開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電流的公式，式中 為流開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電流的最大值，即：開關(guān)接通后，持續(xù)時(shí)間等于 時(shí)，流過(guò)變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電流的瞬時(shí)值；E為開關(guān)電源的工作電壓，V為加于變壓器初級(jí)線圈兩端的開關(guān)電壓（直流脈沖電壓），L1為變壓器初級(jí)線圈電感量。

（9）式是用來(lái)計(jì)算開關(guān)電源變壓器或儲(chǔ)能電感線圈的伏秒容量VT的公式。與（8）式和（9）式對(duì)應(yīng)。

（10）式是用來(lái)計(jì)算開關(guān)電源變壓器或儲(chǔ)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(chǔ)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(jí)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(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈兩端直流脈沖的極限時(shí)間（寬度）；

Imax為根據(jù)圖7對(duì)開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈電感Lx進(jìn)行測(cè)試時(shí)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(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈的測(cè)量電感Lx等于初始電感量 的0.9倍時(shí)的電流值。也可以把Imax看成是流過(guò)開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)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(lái)測(cè)量； 為變壓器初級(jí)線圈或儲(chǔ)能電感線圈初始電感 下降到90%時(shí)的值。

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