
【電】 saburable transformer
飽和變壓器(Saturable Core Transformer),又稱飽和電抗器(Saturable Reactor),是一種利用鐵芯磁飽和特性來實現非線性阻抗調節的特殊變壓器。其核心原理是通過直流控制電流改變鐵芯的磁導率,從而調節交流繞組的感抗。以下是詳細解釋:
結構組成
包含兩個繞組:
當直流電流增大時,鐵芯趨于磁飽和,導緻交流繞組的感抗顯著降低。
磁飽和效應
鐵芯磁通密度(B)與磁場強度(H)的關系呈非線性(磁滞回線)。飽和點後,B值增長趨緩,磁導率μ下降,使得電感量減小,公式表示為:
$$ L = frac{N mu A}{l} $$
其中,N為匝數,A為截面積,l為磁路長度。
阻抗調節
通過調整直流控制電流,可連續改變交流側的等效感抗,實現:
典型應用領域
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
飽和變壓器 | Saturable Core Transformer |
飽和電抗器 | Saturable Reactor |
磁飽和 | Magnetic Saturation |
直流控制繞組 | DC Control Winding |
交流工作繞組 | AC Main Winding |
IEEE Std 100-2000《電工術語詞典》明确其屬于"通過磁飽和調節電感的裝置"(來源:IEEE Xplore, DOI: 10.1109/IEEESTD.2000.322230)。
《電力電子學:電路、器件與應用》(Muhammad H. Rashid著)第12章詳述其磁控特性(來源:Elsevier ISBN 978-0-12-811407-0)。
美國能源部報告《先進電力電子技術》(DOE/EE-1418)列舉其在柔性交流輸電系統中的作用(來源:US Department of Energy)。
飽和變壓器是一種利用鐵芯磁飽和特性實現特定功能的特殊變壓器。以下從定義、原理、應用等方面進行詳細解釋:
1. 定義與核心特性 飽和變壓器通過設計使鐵芯工作在磁飽和狀态,當磁通密度達到臨界值後,即使增加電流,磁場強度也不會顯著變化。這種特性使其區别于普通變壓器,常被用于需要電壓穩定或非線性響應的場景。
2. 工作原理 •磁飽和現象:鐵芯材料的導磁率會隨磁通密度增加而下降,當磁通密度達到飽和點(約1.6-2.2特斯拉)時,磁場強度與磁通密度呈現非線性關系。 •穩壓機制:在飽和狀态下,初級線圈電流變化對次級電壓影響減弱,從而實現輸出電壓穩定。
3. 典型應用 • 早期彩色電視機行掃描電路穩壓(已被現代技術替代) • 交流穩壓電源中的磁飽和電抗器 • 電力電子設備的浪湧抑制裝置 • 特殊工業設備中的過流保護裝置
4. 設計特點 采用高磁導率材料(如矽鋼片或坡莫合金)制造鐵芯,線圈多使用銅導體。工作時常通過直流偏置電流控制飽和點。
注意事項:實際應用中需精确計算磁芯參數,避免非預期飽和導緻的效率下降或設備損壞。現代電力系統中,此類變壓器已逐漸被半導體穩壓器件取代,但在特定工業場景仍有應用價值。
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