电感

发布时间 2023-04-03 20:57:04作者: liushao

直流电周围有磁场吗?

只要有电流,就有磁场,交流电周围是交变磁场,直流电周围是恒定磁场。

根据麦克斯韦电磁理论,电流会产生磁场,稳定的电流产生稳定的磁场,不稳定的电流产生不稳定的磁场。


不过,有一种特殊情况,就是一根导线对折,通过直流电或交流电时,两段导线的电流相同,方向相反,虽然都有产生磁场,但是互相抵消,表现磁场为零.

 

 

电感饱和的原因

 

饱和电感是一种磁滞回线矩形比高,起始磁导率高,矫顽力小,具有明显磁饱和点的电感,在电子电路中常被当作可控延时开关元件来使用。

由于其独特的物理特性,使之在高频开关电源的开关噪声抑制,大电流输出辅路稳压,移相全桥变换器,谐振变换器及逆变电源等方面得到了日益广泛的应用。

电感饱和的外部因素是电流过大。在电感内部,饱和意味着铁芯的磁通已经不再随着交流电流的变化呈现线性变化了。在铁芯外部能够测量到的是一个接近恒定的磁通。

 

虽然平时我们随口就来同一个磁芯下电感量越大电感越容易饱和,越小就越不容易饱和。开了气隙的铁氧体磁芯抗饱和能力会得到提高等等。

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当我们谈论电感饱和的时候,实际上是在谈论铁心饱和,空心的电感永远不会饱和。这时候很直观的问题就是:为什么不使用空心电感呢?这就必须从电感量的计算公式说起(这里直接拿出结论,具体的推导将在下一部分提到):

式L中是感量,磁导率μ,绕组等效匝数N,磁路的等效截面积为S,电感线圈等效磁路长度为ɭ。

显而易见,要提高感值可以增大分子μ、N、S  ,减小分母ɭ。N往往受限于体积(尤其是功率电感的线非常粗,每一匝都会大大增加体积,且提高N也会提高)、线阻(发热)、寄生电容(尤其是 EMC 电感,寄生电容会大大削弱其高频抑制能力)。

在相同 dimensions 下,提高μ几乎是唯一途径,空气的磁导率几乎等于真空中磁导率μ0,而性能优异的磁性材料μ可达2000μ0,空心电感对比含有磁心的电感,其感值也会相差几千倍。

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)

  

“成也萧何,败也萧何。”μ帮助我们获得高感值,却也带给我们饱和的问题。磁场强度H和磁感应强度B的关系可以用磁导率表示: