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發布日期:2022-05-30 08:25:25 訪問次數:552
鐵磁芯或鐵芯電感器使用由鐵磁或亞鐵磁材料(例如鐵或鐵氧體)制成的磁芯來增加電感。磁芯可以通過增加磁場由于其較高的磁導率將線圈的電感增加數千倍。然而,磁芯材料的磁性會導致一些副作用,這些副作用會改變電感器的行為并需要特殊結構:
核心損失
由于兩個過程,鐵磁電感器中的時變電流會在其磁芯中產生時變磁場,從而導致磁芯材料中的能量損失以熱量的形式耗散:
渦流
根據法拉第感應定律,變化的磁場可以在導電金屬芯中感應出電流循環回路。這些電流中的能量在核心材料的電阻中以熱量的形式消散。能量損失的數量隨著電流環路內的面積而增加。
滯后
改變或反轉核心中的磁場也會由于其組成的微小磁疇的運動而導致損耗。能量損失與磁芯材料 BH 圖中磁滯回線的面積成正比。低矯頑力的材料具有狹窄的磁滯回線,因此磁滯損耗也很低。
鐵損對于磁波動頻率和磁通密度都是非線性的。磁波動頻率是電路中交流電流的頻率;磁通密度對應于電路中的電流。磁波動會產生磁滯,磁通密度會在鐵芯中產生渦流。這些非線性與飽和的閾值非線性不同。鐵損可以用 Steinmetz 方程近似建模。在低頻和超過有限的頻率跨度(可能是 10 倍)時,鐵芯損耗可以被視為具有最小誤差的頻率的線性函數。然而,即使在音頻范圍內,磁芯電感器的非線性效應也很明顯且值得關注。
飽和。
如果通過磁芯線圈的電流足夠高以至于磁芯飽和,則電感會下降,電流會急劇上升。這是一種非線性閾值現象,會導致信號失真。例如,音頻信號可能會在飽和電感器中遭受互調失真。為了防止這種情況,在線性電路中,通過鐵芯電感的電流必須限制在飽和水平以下。為此,一些疊片鐵芯在其中具有狹窄的氣隙,而壓粉鐵芯具有分布的氣隙。這允許更高水平的磁通量,從而在電感飽和之前通過更高的電流。
居里點退磁
如果鐵磁或亞鐵磁芯的溫度上升到特定水平,磁疇就會解離,材料變為順磁性,不再能夠支持磁通量。電感下降,電流急劇上升,類似于飽和期間發生的情況。效果是可逆的:當溫度低于居里點時,電路中電流產生的磁通量將重新排列核心的磁疇,其磁通量將恢復。鐵磁材料(鐵合金)的居里點相當高;鐵在 770°C 時最高。但是,對于某些亞鐵磁性材料(陶瓷鐵化合物 - 鐵氧體),居里點可能接近環境溫度(低于 100°C)。