磁芯

快脉冲下磁芯损耗

发布时间：

2023-08-25

快脉冲下磁芯损耗

快脉冲下磁芯损耗模型

FLTD 的本质是初次级均为单匝的变压器,磁芯的作用等同于变压器铁芯。快脉冲下磁芯损耗主要包括涡流损耗和磁滞损耗,涡流损耗为磁芯内部涡流电流产生的焦耳热,磁滞损耗为磁畴翻转时克服阻力所做的功。 FLTD 等效电路模型,U 1 为初级电压, U 2 为次级电压;虚线中所示为磁芯等效模型, I c 为涡流电流,I T 为激磁电流磁芯涡流损耗和磁滞损耗均使用电阻来等效, R c 为涡流损耗电阻, R T 为磁滞损耗电流，L T 为磁芯等效电感。

磁芯损耗电阻 R 为涡流损耗电阻 R c 和磁滞损耗电阻 R T 的并联,其中涡流损耗电阻 R c。

实验选用外形尺寸较为接近的两只磁芯,具体参数为:DG6 硅钢磁芯带材厚度 50 μ m ,外径 220mm ,有效截面积 10.3cm2 ,伏秒积约为 3.2mV · s ; 2605TCA 非晶磁芯带材厚度 25 μ m ,外径 270 mm ,有效截面积 11.2cm2 ,伏秒积约为 3.3mV · s 。磁芯未饱和时的激磁电感 L T 较大,由图 1 所示等效电路模型可以看出,此时初级漏电流绝大部分流过损耗电阻 R ,因此可以在次级开路的情况下,通过测量磁芯未饱和时的次级电压 U 2 及初级漏电流 I m 得到损耗电阻 R 。实验电路图如图 2 所示,包括磁芯、激磁回路、去磁回路及快脉冲信号测量部分。高压直流电源为 ±50kV 双极性充电电源,充电电压 0~±50kV 连续可调;气体开关为三电极场畸变开关,本底击穿电压 ±5kV ,通过改变开关击穿电压,可以获得不同幅值的激磁脉冲电压;初次级电压使用膜电阻分压器测量,次级所用电阻分压器高压壁阻值为 500Ω ,相对磁芯损耗电阻 R (十几 Ω )相当于开路;初级漏电流使用小信号电阻测量,阻值为 0.1Ω 。

为达到测试结果可与 FLTD 实际使用条件下磁芯性能相比较的目的,需要确保待测磁芯的激磁条件与FLTD 实际使用时的激磁条件相同。西北核技术研究所孙凤举等人提出了使用单匝单位面积磁芯上的激磁电压陡度作为表征磁芯激磁条件的特征参数,即特征参数 α = V p /(nS e t r ),其中, V p 为初级激磁电压峰值, n 为初级匝数,t r 为激磁电压脉冲前沿。

FLTD 实际工作时电容器充电 ±100kV ,在匹配负载条件下,初级激磁电压 V p 为 100kV 。磁芯有效截面积 S e 约为 70cm2 ,脉冲上升时间 tr 为 100ns ,线圈匝数均为单匝,计算 FLTD 实际工作时的特征参数 α。