電感飽和以及電感測量的研究

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1、電感飽和及電感測量的研究一、從物理特性上了解磁性材料的磁飽和1、磁性材料的磁化(a)(b)圖1.1鐵磁物質的未磁化(a)和被磁化(b)時的磁疇排列鐵磁物質之所以能被磁化，是因為這類物質不同于非磁物質，在其內部有許多自發(fā)磁化的小區(qū)域—磁疇。在沒有外磁場作用時，這些磁疇排列的方向是雜亂無章的(圖1.1(a))，小磁疇間的磁場是相互抵消的，對外不呈現(xiàn)磁性。如給磁性材料加外磁場，例如將鐵磁材料放在一個載流線圈中，在電流產(chǎn)生的外磁場作用下，材料中的磁疇順著磁場方向轉動，加強了材料內的磁場。隨著外磁場加強，轉到外磁場方向的磁疇就越來越

2、多，與外磁場同向的磁感應強度就越強(1.1(b))。這就是說材料被磁化了。2、磁材料的磁化曲線2.1磁性物質磁化過程和初始磁化曲線如將完全無磁狀態(tài)的鐵磁物質進行磁化，磁場強度從零逐漸增加，測量鐵磁物質的磁通密度，得到磁通密度和磁場強度之間關系，并用B-H曲線表示，該曲線稱為磁化曲線，如圖1.2(e)曲線C所示。沒有磁化的磁介質中的磁疇完全是雜亂無章的，所以對外界不表現(xiàn)磁性（圖1.2(a)）。當磁介質置于磁場中，外磁場較弱時，隨著磁場強度的增加，與外磁場方向相差不大的部分磁疇逐漸轉向外磁場方向(圖1.2(b))，磁感應B隨外

3、磁場增加而增加(圖1.2（e）中oa段)。如果將外磁場H逐漸減少到零時，B仍能沿ao回到零，即磁疇發(fā)生了“彈性”轉動，故這一段磁化是可逆的。當從磁場繼續(xù)增大時，與外磁場方向相近的磁疇已經(jīng)趨向于外磁場方向，那些與磁場方向相差較大的磁疇克服“摩擦”，也開始轉向外磁場方向（圖1.2(c)），因此磁感應B隨H增大急劇上升，如磁化曲線ab段。如果把ab段放大了看，曲線呈現(xiàn)階梯狀，說明磁化過程是跳躍式進行的。如果這時減少外磁場，B將不再沿ba段回到零，過程是不可逆的。BBBcHbCaBHH(a)(b)HBbBcatgα=μ0AHoHH

4、Hα(c)(d)(e)圖1.2鐵磁物質的磁化特性磁化曲線到達b點后，大部分磁疇已趨向了外磁場，從此再增加磁場強度，可轉動的磁疇越來越少了，故B值增加的速度變緩。這段磁化曲線附近稱為磁化曲線膝部。從b進一步增大磁場強度，只有很少的磁疇可以轉向（圖1.2（d）），因此磁化曲線緩慢上升，直至停止上升(c點)，材料磁性能進入所謂飽和狀態(tài)，隨磁場強度增加B增加很少，該段磁化曲線稱為飽和段。這段磁化過程也是不可逆的。鐵磁材料的B和H的關系可表示為(1.1)式中m0—真空磁導率；J—磁化強度。上式表示磁芯中磁通密度是磁性介質的磁感應強度

5、J(也稱磁化強度)和介質所占據(jù)的空間磁感應強度之和。當磁場強度很大時，磁化強度達到最大值，即飽和(圖1.2(e)曲線B)，而空間的磁感應強度不會飽和，仍繼續(xù)增大(圖1.2(e)中曲線A)。合成磁化曲線隨著磁場強度H增大，B仍稍有增加(圖1.2(e)曲線C)。從材料的零磁化狀態(tài)磁化到飽和的磁化曲線通常稱為初始磁化曲線。2.2飽和磁滯回線和基本參數(shù)如果將鐵磁物質沿磁化曲線OS由完全去磁狀態(tài)磁化到飽和Bs（如圖1.3所示），此時如將外磁場H減小，B值將不再按照原來的初始磁化曲線(OS)減小，而是更加緩慢地沿較高的B減小，這是因為

6、發(fā)生剛性轉動的磁疇保留了外磁場方向。即使外磁場H=0時，B10，即尚有剩余的磁感應強度Br存在。這種磁化曲線與退磁曲線不重合性能稱為磁化的不可逆性。磁感應強度B的改變滯后于磁場強度H的現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象。如要使B減少，必須加一個與原磁場方向相反的磁場強度-H，當這個反向磁場強度增加到-Hc時，才能使磁介質中B=0。這并不意味著磁介質恢復了雜亂無章狀態(tài)，而是一部分磁疇仍保留原磁化磁場方向，而另一部分在反向磁場作用下改變?yōu)橥獯艌龇较颍瑑刹糠窒嗟葧r，合成磁感應強度為零。如果再繼續(xù)增大反向磁場強度，鐵磁物質中反轉的磁疇增多，反向磁感

7、應強度增加，隨著-H值的增加，反向的B也增加。當反向磁場強度增加到-Hs時，則B=-Bs達到反向飽和。如果使-H=0,B=-Br，要使-Br為零，必須加正向HC。如H再增大到Hs時，B達到最大值Bs，磁介質又達到正向飽和。這樣磁場強度由Hs→0→-HC→-Hs→0→HC→Hs,相應地,磁感應強度由Bs→Br→0→-BS→-Br→0→Bs，形成了一個對原點O對稱的回線(圖1.3)，稱為飽和磁滯回線，或最大磁滯回線。在飽和磁滯回線上可確定的特征參數(shù)（圖1.3）為：1）飽和磁感應強度BS是在指定溫度下，用足夠大的磁場強度磁化磁性

8、物質時，磁化曲線達到接近水平時，不再隨外磁場增大而明顯增大對應的B值。飽和磁感應強度與溫度有關。2）剩余磁感應強度Br鐵磁物質磁化到飽和后，又將磁場強度下降到零時，鐵磁物質中殘留的磁感應強度，即為Br。稱為剩余磁感應強度，簡稱剩磁。3）矯頑力Hc鐵磁物質磁化到飽和后，由于磁滯現(xiàn)象，要使磁介質中B為零，需