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楼主 |
发表于 2025-10-11 19:42
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本帖最后由 ab-cd 于 2025-10-11 19:54 编辑
瞎忙了半天归根究底还是为了预防变压器直流磁饱和。
资料显示:
标准民用变压器的设计哲学是“刚好够用”,设计目标是:在规定的纯交流正弦波输入和额定负载下,以最低的成本实现所需的性能。
设计时通常没有专门考虑抵抗直流磁饱和的能力。它们的设计原则是在“经济性”和“性能”之间取得平衡,将磁通密度的工作点选在刚好低于饱和点、同时损耗又较低的区域。
设计师会将额定电压下的最大磁通密度选择在接近硅钢片“膝盖点”的位置。膝盖点以下:磁化曲线较直,励磁电流小,效率高,温升低。超过膝盖点:进入饱和区,励磁电流急剧增大,会导致发热和噪音。
因此,“磁通量刚好够用” 是标准民用变压器的客观描述。是一种在材料成本、体积、效率和可靠性之间的权衡,并没有为直流分量预留任何设计裕量。
在电子管功放中,输出变压器的初级线圈会流过屏极的直流工作电流,这是很大的直流分量。设计时必须将直流偏置考虑在内,选择更大尺寸的铁芯、留出足够的气隙来防止磁饱和。否则,音频信号会严重失真。
隔离变压器是用来消除电网中的直流分量,保护后续的精密设备。它的设计会比同等功率的普通变压器更“强壮”,铁芯尺寸裕量更大,以承受可能存在的直流分量而不饱和。
变压器工作在饱和区的表现:
在饱和区为了产生相同的磁通变化,所需的励磁电流会呈尖峰状急剧增大(不再是平滑的正弦波)。这个电流峰值可能达到正常值的数倍甚至数十倍,铁芯和绕组过热。
励磁电流的剧增会导致铁芯中的磁致伸缩效应加剧。饱和会使磁场强度在正负半周变得不对称,从而对铁芯产生一个强大的单方向磁拉力。这种周期性的强大拉力会使铁芯矽钢片、夹件和绕组的振动加剧 (牛叫)。
还有我最关注的:由于磁饱和的非线性,输出电压波形也会发生畸变,产生大量谐波,影响后续负载的正常工作。
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