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磁飽和的概念及對電路的影響

  磁飽和是一種磁性材料的物理特性,磁飽和產(chǎn)生后,在有些場合是有害的,但有些場合有時(shí)有益的。比方磁飽和穩(wěn)壓器,就是利用鐵心的磁飽和特性達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的的。電源變壓器,如果加上的電壓大大超過額定電壓,則電流劇增,變壓器很快就會(huì)發(fā)熱燒毀。
  假定有一個(gè)電磁鐵,通上一個(gè)單位電流的時(shí)候,產(chǎn)生的磁場感應(yīng)強(qiáng)度是1,電流增加到2的時(shí)候,磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)增加到2.3,電流是5的時(shí)候,磁感應(yīng)強(qiáng)度是7,但是電流到6的時(shí)候,磁感應(yīng)強(qiáng)度還是7,如果進(jìn)一步增加電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度都是7不再增加了,這時(shí)就說,電磁鐵產(chǎn)生了磁飽和。
  磁飽和就現(xiàn)象就如往一杯水中不斷加入糖,糖被水溶解,但是糖過多時(shí),水再也不能將繼續(xù)加入的糖溶解,也就是這杯水達(dá)到了所能溶解的多的糖后,我們說這杯水中的糖已經(jīng)飽和。同樣,電流產(chǎn)生磁場,電感中,電流增加,磁場強(qiáng)度也增加,但增加不是無限制的,當(dāng)電感中的導(dǎo)磁體內(nèi)磁場達(dá)到某一水平時(shí),電流的增加不能再使磁場強(qiáng)度增加,這時(shí),認(rèn)為此電感達(dá)到磁飽和,而使電感達(dá)到磁飽和時(shí)的電流強(qiáng)度,被認(rèn)為是該電感的飽和電流。一般來說,電感器工作電流超過飽和電流,或?qū)Т朋w(如變壓器鐵心)導(dǎo)磁率太低,體積不夠(磁力線密度太大),都容易造成磁飽和。
  簡單的講,如果一個(gè)鐵心線圈加上電流,隨著電流加大,產(chǎn)生的磁場也會(huì)加強(qiáng),當(dāng)電流達(dá)到一定程度之后,產(chǎn)生的磁場不再繼續(xù)加強(qiáng),此時(shí)鐵心線圈就進(jìn)入到飽和區(qū),鐵心處于飽和狀態(tài)。E8z)U如果一個(gè)變壓器初級(jí)通過的電流已經(jīng)讓鐵心飽和,從能量傳遞的角度看,初級(jí)的能量不可能傳遞到次級(jí);同樣道理,如果是一個(gè)線圈,在飽和狀態(tài)自感作用將會(huì)大大減少直到消失,電感作用的減少或消失,剩下的就是線圈的直流電阻,通過的電流當(dāng)然就會(huì)增大導(dǎo)致連接的器件過流損壞。
  當(dāng)然,如果巧妙的利用這一特性,當(dāng)與其他元件或電路組合之后,選取電流磁場曲線的某一區(qū)域,就可以成功的用來完成特定的電路任務(wù)。簡單舉一個(gè)例子,兩個(gè)鐵心線圈串聯(lián),一個(gè)設(shè)計(jì)在臨界飽和區(qū)域,一個(gè)遠(yuǎn)離飽和點(diǎn),在兩端加上交流電,當(dāng)這個(gè)電壓變化時(shí),遠(yuǎn)離飽和點(diǎn)的線圈兩端電壓隨著交流電的變化而變化,臨界飽和的那只線圈就不是這樣了,分析一下就可以知道了當(dāng)電感的磁飽和后,電感量急劇下降,可以控制二次輸出的大小,例如:磁放大器是利用可控飽和電感導(dǎo)通延時(shí)的物理特性,控制開關(guān)電源的占空比和輸出功率。該開關(guān)特性受輸出電路反饋信號(hào)的控制,即利用磁芯的開關(guān)功能,通過弱信號(hào)來實(shí)現(xiàn)電壓脈沖脈寬控制以達(dá)到輸出電壓的穩(wěn)定。在可控飽和電感上加上適當(dāng)?shù)牟蓸雍涂刂破骷{(diào)節(jié)其導(dǎo)通延時(shí)的時(shí)間,就可以構(gòu)成常見的磁放大器穩(wěn)壓電路。
  磁飽和后對電路的影響
  磁飽和后對電路的影響電感分為線性電感和非線性電感:
  非線性電感:用導(dǎo)磁材料做芯的電感才會(huì)磁飽和。電感值會(huì)隨著電流的增大而增大,而磁飽和后電感值大小隨電流的增加變化變得很小,趨于一定值。這樣的電感是非線性電感。
  線性電感:無導(dǎo)磁材料的電感,比如空心線圈,它的電感是一定值,這樣的電感不存在磁飽和現(xiàn)象,屬于線性電感。

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