磁飽和

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9種鐵磁性材料表示磁飽和的磁化曲線。1.鋼板,2.矽板,3.鋼鑄件,4.鎢鋼,5.磁鋼,6.鑄鐵,7.鎳,8.鈷,9.磁鐵礦

在一些磁性材料中可見,磁飽和是當一個增加的外加磁場場強H不能再進一步使材料磁化的狀態,所以全部磁場的磁感應強度B拉平。此為鐵磁性材料的一種特性,例如和它們的合金。[1]

磁飽和在磁化曲線中(或稱BH曲線,或磁滯曲線)可以清楚地觀察到,為該曲線的彎曲向右的部分(見右圖)。當場強H增加,磁感應強度B漸近線地達到一個最大值,為該物質的飽和度。技術上,飽和度以上,B仍繼續增加,但此時的順磁率為3個數量級,小於飽和度之下的鐵磁性率。

磁場強度H和磁感應強度B的關係可以用磁導率表達:\mu = B / H。鐵磁性材料的磁導率不是常量,但是相關於H[2] 對於飽和性的材料,磁導率隨著H增加到最大值,然後當其到達飽和狀態,反向向0減小。

不同的材料有著不同的飽和度。例如,被用於變壓器中的高導磁性鐵合金在1.6-2.2特斯拉(T)飽和,然而鐵氧體在0.2-0.5T飽和。[3] 某些非晶態金屬合金金屬玻璃僅在125毫特斯拉就達到飽和。

影響和用途[編輯]

磁飽和限制了鐵磁芯磁鐵變壓器能達到的最大磁場(約為2T),即限定了它們上線圈的最小匝數。這是大功率變壓器很大的原因之一。

電路中,當足夠大以驅動其磁芯的電流通過而達到飽和時,變壓器和帶有鐵磁芯的電感元件非線性運作。這意味著,它們的電感和其他特性隨驅動電流而變化。在線性電路中,該問題被考慮為與理想狀態的不希望的偏離。當交流電信號被提供,此非線性可以導致諧波互調失真的產生。為了避免該情況,提供給鐵芯電感的信號等級必須被限定,以避免其達到飽和。為了降低其影響,一空氣隙在一些變壓器芯中被建立。

另一方面,磁飽和在一些電子設備中被開發使用。例如,被用於在弧焊中,用飽和變壓器芯限制電流。當原電流超過某一特定值時,該鐵芯被推入其飽和區域,限制次級電流的進一步遞增。在更複雜的應用中,飽和鐵芯感應器磁放大器使用一個直流電通過一個分離的繞組來控制電感的阻抗。在控制繞組中,變化的電流使該控制點在飽和曲線中上下移動,來控制通過電感的直流電。以上被用於變化的螢光燈鎮流器中和功率控制系統中。

參見條目[編輯]

參考[編輯]

  1. ^ 汪臨偉. 電工與電子技術. 清華大學出版社. 2005: 94. ISBN 7302112320. 
  2. ^ 王薔,李國定. 電磁場理論基礎. 清華大學出版社. 2001: 129. ISBN 7302042519. 
  3. ^ Composite magnetic core for switch-mode power converters - Patent 6980077