磁饱和

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9种铁磁性材料表示磁饱和的磁化曲线。1.钢板,2.硅板,3.钢铸件,4.钨钢,5.磁钢,6.铸铁,7.镍,8.钴,9.磁铁矿

在一些磁性材料中可见,磁饱和是当一个增加的外加磁场场强H不能再进一步使材料磁化的状态,所以全部磁场的磁感应强度B拉平。此为铁磁性材料的一种特性,例如和它们的合金。[1]

磁饱和在磁化曲线中(或称BH曲线,或磁滞曲线)可以清楚地观察到,为该曲线的弯曲向右的部分(见右图)。当场强H增加,磁感应强度B渐近线地达到一个最大值,为该物质的饱和度。技术上,饱和度以上,B仍继续增加,但此时的顺磁率为3个数量级,小于饱和度之下的铁磁性率。

磁场强度H和磁感应强度B的关系可以用磁导率表达:\mu = B / H。铁磁性材料的磁导率不是常量,但是相关于H[2] 对于饱和性的材料,磁导率随着H增加到最大值,然后当其到达饱和状态,反向向0减小。

不同的材料有着不同的饱和度。例如,被用于变压器中的高导磁性铁合金在1.6-2.2特斯拉(T)饱和,然而鐵氧體在0.2-0.5T饱和。[3] 某些非晶态金属合金金属玻璃仅在125毫特斯拉就达到饱和。

影响和用途[编辑]

磁饱和限制了铁磁芯磁铁变压器能达到的最大磁场(约为2T),即限定了它们上线圈的最小匝数。这是大功率变压器很大的原因之一。

电路中,当足够大以驱动其磁芯的电流通过而达到饱和时,变压器和带有铁磁芯的电感元件非线性运作。这意味着,它们的电感和其他特性随驱动电流而变化。在线性电路中,该问题被考虑为与理想状态的不希望的偏离。当交流电信号被提供,此非线性可以导致谐波互调失真的产生。为了避免该情况,提供给铁芯电感的信号等级必须被限定,以避免其达到饱和。为了降低其影响,一空气隙在一些变压器芯中被建立。

另一方面,磁饱和在一些电子设备中被开发使用。例如,被用于在弧焊中,用饱和变压器芯限制电流。当原电流超过某一特定值时,该铁芯被推入其饱和区域,限制次级电流的进一步递增。在更复杂的应用中,饱和铁芯感应器磁放大器使用一个直流电通过一个分离的绕组来控制电感的阻抗。在控制绕组中,变化的电流使该控制点在饱和曲线中上下移动,来控制通过电感的直流电。以上被用于变化的萤光灯镇流器中和功率控制系统中。

參見條目[编辑]

参考[编辑]

  1. ^ 汪临伟. 电工与电子技术. 清华大学出版社. 2005: 94. ISBN 7302112320. 
  2. ^ 王蔷,李国定. 电磁场理论基础. 清华大学出版社. 2001: 129. ISBN 7302042519. 
  3. ^ Composite magnetic core for switch-mode power converters - Patent 6980077