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新型清洗裝置導(dǎo)出穩(wěn)壓器磁化解析及扼制
1970年01月01日 08:00 變壓器產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

  由于大功率超聲波清洗設(shè)備大多工作于20~80kHz之間,所以輸出變壓器T傳送的是高頻方波,在忽略變壓器漏感、繞組電阻及分布電容等因素情況下,可把變壓器看作為鐵心線圈。

  所以變壓器初級上施加的電壓u和工作磁通Φ及磁感強度B的關(guān)系為全橋功率放大電路式中u為變壓器原邊電壓,N1為變壓器初級繞組匝數(shù),S為變壓器鐵芯有效載面積。由式可以看出,在每個單一脈沖時間內(nèi)磁感強度的增量ΔB(t)為ΔB(t)=UN1Ston.從式可以看出,磁感增量ΔB(t)與電壓U和開通時間ton成線性函數(shù),即加于變壓器初級的正向和反向方波信號的脈沖寬度(t1=t2)、脈沖振幅相等(U1=U2)時,如a所示的平衡狀態(tài)磁感強度從大值Bm經(jīng)零到達小值Bn或相反。

  在共同休止期,磁感強度保持方波結(jié)束時的數(shù)值,正反向大工作磁感強度相等,磁芯工作點沿著磁滯回線對稱地往復(fù)移動,無磁偏存在,此時勵磁電流im沿著中點往復(fù)移動。而在b、c所示的不平衡狀態(tài),磁通在一個周期終了不能返回到起始點,而在一個方向?qū)u漸增大,終產(chǎn)生直流偏磁,使工作區(qū)域偏向某一象限。

  偏磁產(chǎn)生的原因與抑制方法偏磁實質(zhì)就是變壓器鐵芯工作時磁滯回線中心點偏離零點,即正反向脈沖工作過程中磁通工作狀態(tài)不對稱的現(xiàn)象。在大功率超聲清洗設(shè)備中造成偏磁的原因主要為全橋功率放大電路中各功率開關(guān)管的飽和壓降Uces、開關(guān)特性(主要是開通時間ton)等參數(shù)的差異。脈沖驅(qū)動形成電路和正負脈沖分配電路中各元件參數(shù)的溫度漂移和離散性也是導(dǎo)致驅(qū)動脈沖不對稱的原因之一。所以,為了能使大功率超聲波清洗設(shè)備長時間安全運行,必須設(shè)法減小或抑制變壓器的偏磁。

  電路平衡法全橋功率放大電路中的4個功放管BG1-BG4的開通時間ton(延遲時間td與上升時間tr之和)、存儲時間ts、飽和壓降Uces和放大倍數(shù)β的差異是造成全特別是開通時間ton和飽和壓降Uces.

  當BG1與BG4處于導(dǎo)通狀態(tài)時,全橋功率放大電路的工作原理及飽和壓降與開通時間的分布如所示,當橋臂BG1與BG4的開通時間之和ton1+ton4不等于BG2與BG3的開通時間之和ton2+ton3時,則造成兩橋臂的導(dǎo)通時間不一致,也就是b所示的不平衡狀態(tài)。而當BG1與BG4導(dǎo)通時的飽和壓降Uces1+Uces4之和不等于BG2與BG3導(dǎo)通時的飽和壓降Uces2+Uces3之和時,則造成加于變壓器的脈沖幅度不相等,即c所示的不平衡狀態(tài)。將導(dǎo)致施加在變壓器初級繞組上兩個半周內(nèi)的“伏秒”積不一致,從而引起單向磁偏。

  結(jié)論應(yīng)用磁化特性與勵磁電流理論,分析了輸出變壓器產(chǎn)生偏磁的原因和主要因素,提出了防止變壓器偏磁飽和的抑制方法。這些方法應(yīng)注意的問題是:(1)盡量選擇同一批次的功放管,使其開關(guān)特性基本配對,要留有足夠的電流裕量,防止電流過大;(2)在磁芯中加適當?shù)臍庀叮稍谝欢ǔ潭壬媳苊獯判镜墓ぷ髑€向磁滯回線的轉(zhuǎn)折部分移動。在ACQ系列(600~1200W)大功率超聲波清洗設(shè)備中,選用R2kB系列的MnZn鐵氧體鐵芯材料,工作磁通密度在B≤13Bs范圍內(nèi),根據(jù)功率要求,分別采用E20或E36鐵芯,施加電路平衡及電氣隔離等措施來抑制偏磁問題。

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