什么是磁飽和現象_變壓器產(chǎn)生磁飽和原因

　　磁飽和簡(jiǎn)介

　　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(chǎng)合是有害的，但有些場(chǎng)合有時(shí)有益的。比方磁飽和穩壓器，就是利用鐵心的磁飽和特性達到穩定電壓的目的的。電源變壓器，如果加上的電壓大大超過(guò)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(chǎng)感應強度是1，電流增加到2的時(shí)候，磁感應強度會(huì )增加到2.3，電流是5的時(shí)候，磁感應強度是7，但是電流到6的時(shí)候，磁感應強度還是7，如果進(jìn)一步增加電流，磁感應強度都是7不再增加了，這時(shí)就說(shuō)，電磁鐵產(chǎn)生了磁飽和。

　　有磁芯的電感器有磁飽和問(wèn)題，在電感器中加鐵氧體或其他導磁材料的磁芯，可以利用其高導磁率的特點(diǎn)，增大電感量減少匝數減小體積和提高效率。但是由于導磁材料物理結構的限制，通過(guò)的磁通量是不可以無(wú)限增大。通過(guò)一定體積導磁材料的磁通量大到一定數量將不再增加，不管你再增加電流或匝數，就達到磁飽和了。尤其在有直流電流的回路中，如果其直流電流已經(jīng)使磁芯飽和，電流中的交流分量將不能再引起磁通量的變化。電感器就失去了作用。

　　什么是磁飽和現象

　　從微觀(guān)層面上講，鐵磁材料之所以能夠帶上磁性，是因為其內部具有無(wú)數的磁疇，磁疇是鐵磁材料內部一片片微小的空間區域中，由原子陣列組成的整體磁矩，每一片空間區域中原子陣列組成的磁矩代表一個(gè)磁疇，但是這些磁疇之間磁矩方向不統一，所以在沒(méi)有外磁場(chǎng)的作用時(shí)，不同方向的磁疇磁性相互抵消，此時(shí)從宏觀(guān)上看鐵磁材料不帶磁性。當外加磁場(chǎng)時(shí)，材料內部的無(wú)數磁疇由于受到外磁場(chǎng)影響，方向變得統一，宏觀(guān)上就顯出磁性。外磁場(chǎng)越強，材料內部被統一方向的磁疇越多，此時(shí)材料的磁化強度越強，宏觀(guān)上對外表現出磁性越強。但是，這不是無(wú)休止的，當外加磁場(chǎng)強度增大到一定值時(shí)，材料的磁化強度就不再增加，因為內部磁疇基本上已被統一方向，此時(shí)就稱(chēng)該材料達到了飽和磁化強度，其對外的宏觀(guān)磁性也就飽和了，你再增大外磁場(chǎng)也不會(huì )增強該材料的磁性了。反之，在沒(méi)達到飽和時(shí)，都是非飽和狀態(tài)。

　　變壓器產(chǎn)生磁飽和原因

　　通常是因為繞組中流過(guò)很大直流分量，特別是脈沖寬度調節不當時(shí)，極易引起鐵芯（磁芯）飽和，采取辦法是在鐵芯舌間墊適當厚度非磁絕緣物，往往是紙片，以增加磁回路磁阻，減緩鐵芯飽和速度，使開(kāi)關(guān)電源變壓器獲得良好線(xiàn)性。磁性元件（變壓器飽和）熱飽和（超居里溫度）、磁通飽和（設計的Bm取值太高）、壓飽和（輸入電壓太高超出規定值）、過(guò)載飽和（超負荷）、開(kāi)關(guān)電源變壓器反激式氣隙太小而造成開(kāi)關(guān)電源變壓器飽和如果直流成分過(guò)高，造成偏磁，不能夠沿著(zhù)磁滯回線(xiàn)回到初始狀態(tài)，所以累積，飽和，磁通密度急遽下降，變壓器掛掉。磁通密度過(guò)低，不能夠承受過(guò)高的直流分量，同上，變壓器掛掉。為什么直流分量過(guò)大？在PWM波形中，進(jìn)行傅立葉分解時(shí)，可以發(fā)現有很重的直流分量。理論上，這種直流分量越少越好。

　　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(xiàn)性電感和非線(xiàn)性電感：

　　非線(xiàn)性電感。：用導磁材料做芯的電感才會(huì )磁飽和。電感值會(huì )隨著(zhù)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(xiàn)性電感。

　　線(xiàn)性電感：無(wú)導磁材料的電感，比如空心線(xiàn)圈，它的電感是一定值，這樣的電感不存在磁飽和現象，屬于線(xiàn)性電感。

　　磁飽和就現象就如往一杯水中不斷加入糖，糖被水溶解，但是糖過(guò)多時(shí)，水再也不能將繼續加入的糖溶解，也就是這杯水達到了所能溶解的最多的糖后，我們說(shuō)這杯水中的糖已經(jīng)“飽和”。同樣，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，電感中，電流增加，磁場(chǎng)強度也增加，但增加不是無(wú)限制的，當電感中的導磁體內磁場(chǎng)達到某一水平時(shí)，電流的增加不能再使磁場(chǎng)強度增加，這時(shí)，認為此電感達到“磁飽和”，而使電感達到磁飽和時(shí)的電流強度，被認為是該電感的飽和電流。一般來(lái)說(shuō)，電感器工作電流超過(guò)飽和電流，或導磁體（如變壓器鐵心）導磁率太低，體積不夠（磁力線(xiàn)密度太大），都容易造成磁飽和。

　　簡(jiǎn)單的講，如果一個(gè)鐵心線(xiàn)圈加上電流，隨著(zhù)電流加大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì )加強，當電流達到一定程度之后，產(chǎn)生的磁場(chǎng)不再繼續加強，此時(shí)鐵心線(xiàn)圈就進(jìn)入到飽和區，鐵心處于飽和狀態(tài)。E8z）U如果一個(gè)變壓器初級通過(guò)的電流已經(jīng)讓鐵心飽和，從能量傳遞的角度看，初級的能量不可能傳遞到次級；同樣道理，如果是一個(gè)線(xiàn)圈，在飽和狀態(tài)自感作用將會(huì )大大減少甚至消失，電感作用的減少或消失，剩下的就是線(xiàn)圈的直流電阻，通過(guò)的電流當然就會(huì )增大導致連接的器件過(guò)流損壞。

　　當然，如果巧妙的利用這一特性，當與其他元件或電路組合之后，選取電流磁場(chǎng)曲線(xiàn)的某一區域，就可以成功的用來(lái)完成特定的電路任務(wù)。簡(jiǎn)單舉一個(gè)例子，兩個(gè)鐵心線(xiàn)圈串聯(lián)，一個(gè)設計在臨界飽和區域，一個(gè)遠離飽和點(diǎn)，在兩端加上交流電，當這個(gè)電壓變化時(shí)，遠離飽和點(diǎn)的線(xiàn)圈兩端電壓隨著(zhù)交流電的變化而變化，臨界飽和的那只線(xiàn)圈就不是這樣了，分析一下就可以知道了當電感的磁飽和后，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通延時(shí)的物理特性，控制開(kāi)關(guān)電源的占空比和輸出功率。該開(kāi)關(guān)特性受輸出電路反饋信號的控制，即利用磁芯的開(kāi)關(guān)功能，通過(guò)弱信號來(lái)實(shí)現電壓脈沖脈寬控制以達到輸出電壓的穩定。在可控飽和電感上加上適當的采樣和控制器件，調節其導通延時(shí)的時(shí)間，就可以構成最常見(jiàn)的磁放大器穩壓電路。