Czym jest nasycenie w cewce indukcyjnej


31

Wiele razy słyszałem, że „rdzeń nie jest wystarczająco duży, aby poradzić sobie z prądem i osiągnie nasycenie”. Co to jest nasycenie i dlaczego osiągnięcie nasycenia jest czymś złym?


2
Nie zawsze jest to zła rzecz. Na przykład magnetometr Fluxgate nie działałby bez nasycenia.
Phil Frost

1
Ponadto post-regulatory mag-amp w przełączających zasilaczach polegają na kontrolowaniu punktu nasycenia cewki indukcyjnej w celu późniejszej regulacji cyklu pracy ciągu impulsów, aby osiągnąć dobrą regulację krzyżową nieregulowanych uzwojeń.
Adam Lawrence

1
Obecne obroty x to za dużo dla rdzenia. 1A z dziesięcioma zwojami nasyca aż 10A z jednym obrotem. Musisz także wziąć pod uwagę długość pola magnetycznego przez rdzeń. Im większa długość, tym mniejsze jest natężenie pola magnetycznego H. H = amp * zwroty / długość
Andy aka

Dlaczego na to pytanie nie ma zaakceptowanej odpowiedzi?
Daniel Tork,

Odpowiedzi:


24

Odpowiedź Rawbrawba nie wyjaśnia faktycznego mechanizmu nasycenia, który jest dość łatwy do zrozumienia:

Pomaga najpierw zrozumieć, w jaki sposób materiały wytwarzają pola magnetyczne. Prostym sposobem myślenia o tym jest to, że każdy atom jest małą pętlą prądu, która generuje pole magnetyczne.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Materiał magnetyczny ma ogromną liczbę tych pętli. Pętle te zwykle dopasowują się do „domen magnetycznych”, które są mikroskopijnymi obszarami, w których wszystkie pętle są w jednej linii. W niemagnetycznym materiale kierunki domen są losowo rozmieszczone, a zatem nie ma pola magnetycznego netto.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Przyłożenie pola magnetycznego do materiału ferromagnetycznego zacznie wyrównywać domeny magnetyczne, powodując „indukowane” pole magnetyczne z materiału. Zwiększenie przyłożonego pola magnetycznego zwiększy wielkość wyrównania domen magnetycznych, a tym samym zwiększy indukowane pole magnetyczne. Jest to zazwyczaj bardzo nieliniowe. W pewnym momencie przyłożone pole magnetyczne wyrównuje WSZYSTKIE domeny i nie jest już możliwe zwiększenie pola magnetycznego z materiału. Ten stan jest znany jako „nasycenie”.

wprowadź opis zdjęcia tutaj


Jestem pewien, że chcesz powiedzieć, że domeny magnetyczne są mikroskopijne. Albo masz naprawdę dobre oczy :)
Phil Frost

Haha, dobry połów
Skaevola

1
Zdjęcie przedstawia NdFeB, magnes stały. W NdFeB każda z domen magnetycznych ma rozmiar kryształu: każdy kryształ jest domeną magnetyczną. Zdjęcie jest zdjęciem metalowych kryształów w NdFeB, ponieważ nie ma bezpośredniego sposobu fotografowania domen magnetycznych. W miękkich magnesach kryształy są znacznie większe (widoczne dla oka), a niemagnetyzowane domeny magnetyczne są znacznie mniejsze niż kryształy. Kiedy magnesy miękkie są magnetyzowane, wyrównane domeny magnetyczne rosną do rozmiarów kryształów, a niezaangażowane domeny kurczą się
David

15

Aby to zrozumieć, musisz najpierw zrozumieć rolę przepuszczalności w polach magnetycznych. Kiedy masz materiał w polu magnetycznym o większej przepuszczalności, intensyfikuje to pole. Tak więc urządzenie, które ma materiał o wysokiej przepuszczalności, będzie miało wyższą indukcyjność niż to samo urządzenie, ale bez tego materiału. Jest to dobra właściwość, ponieważ pozwala mieć komponenty o wyższej wartości przy mniejszej objętości.

histereza
(źródło: material-sys.com )

Często istnieje ograniczenie intensywności pola magnetycznego, którą takie materiały mogą obsługiwać. Mechanizmy utraty (lub zmniejszenia) przepuszczalności różnią się w zależności od materiału. Ale istnieje pewien limit, powyżej którego spada przepuszczalność. W tym momencie (Hm, Bm) mówi się, że materiał jest nasycony, co jest dobrą analogią do tego, jak woda nasyca szmatę. Z wyjątkiem tego przypadku szmata często traci wtedy zdolność do zatrzymywania części wody, którą już zaabsorbowała, więc nie jest to dokładna analogia.

Istnieją dwa podstawowe niebezpieczeństwa:

  1. Wartość indukcyjności lub indukcyjności łączącej nie jest zgodna z ładną zależnością, więc parametry, pod którymi projektowany jest obwód, mogą się zmieniać (jeśli to nasycenie jest niezamierzone). Ale niektóre projekty obwodów polegają na jego działaniu, aby osiągnąć swoje role.
  2. W niektórych materiałach przepuszczalność znacznie spada. Oznacza to, że istniejące linie pola magnetycznego muszą teraz znaleźć pewne miejsce, w wyniku czego „wyskakują” z materiału rdzenia szybko podtrzymując objętość wokół urządzenia. Te szybko rozszerzające się linie pola mogą zakłócać działanie innych urządzeń magnetycznych, a także są źródłem zakłóceń elektromagnetycznych (EMI).

Cewki powietrzne mają znacznie niższe wartości indukcyjności, ale również nie wykazują tego efektu nasycenia.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.