变压器铁芯一般是由导磁材料硅钢片叠加而成,硅钢片的磁导率具有非线性,磁化曲线如图2-1所示。变压器设计时常将额定运行工作点设置在临近饱和区的拐点位置附近,如图2-1中的位置a。直流电流流过变压器绕组时,会在变压器铁芯中产生偏置磁通,使变压器工作点进入到饱和区内,如图2-1中位置b,造成变压器半波饱和,即直流偏磁。
图2-1 铁芯材料B-H曲线
正常运行时,变压器磁通主要通过铁芯主磁路闭合,脱离主磁路的漏磁通较少。实际变压器铁心采用硅钢片叠制而成,硅钢片作为一种典型的铁磁材料,具有磁滞特性,这样铁心也具有磁滞特性。在变压器原方电压及主磁通为正弦波时,励磁电流并非为正弦波,而是包含有较为丰富的谐波,如图2-2所示:
图2-2正常运行时变压器磁通与励磁电流的关系
由于铁心的非线性,励磁电流出现谐波,由于磁滞特性,励磁电流与主磁通之间出现相位差。励磁电流波形上下关于时间轴对称,只有奇次谐波。