磁导率初始磁导率:初始磁导率有什么用

来源:读书笔记 发布时间:2019-10-24 06:22:17 点击:
磁导率 初始磁导率 如果没有别的因素限制,那么磁导率肯定越高越好。磁导率高,意味着所需要的线圈圈数可以很少,变压器和电感器的体积可以很小。

但现实是:磁导率越高,磁感应强度越高,而磁芯材料所能工作的磁感应强度范围是有限的,所以有时候我们不得不设法减小有效磁导率,以避免磁芯饱和 AC滤波器的选择就灵活了.流过电流通常不大,没那么多要求,磁导率可以在10-12K都OK. 相同的磁密, 储能密度与磁导率呈反比, 电感如果是储能用, 那么就选低u的. 如果是作磁放, 那得选高u矩磁. 变压器, 原则上磁导率用大些, 以利于减小励磁电流, 励磁电流分量并不能传递到次级, 因此要越小越好. 但是也不是盲目的大, 太大也不好, 如磁集成LLC便需要具有相当大的励磁电流. 要求磁导率适中 选用较高磁导率的铁氧体磁芯,磁感应强度就会越大,这样所要求的线圈匝数就会越小,变压器体积就会相对更小。

磁导率高了,同样的电感量可以用更小的磁芯;
但是,更容易饱和。

所以,要计算 选择高μ值的铁氧体,绕制匝数可能会少点,但是得注意电感量以及饱和问题。如果对质量因素有要求的话,绕线匝数也不是越少越好。

μ高的材料在同样尺寸、同样匝数的情况下,肯定电感量大。电感量大在大电流的情况下,反向电压就高,磁通密度也就上升了,磁心就容易饱和了 软磁材料为什么磁导率越高,能量存储越小 E=VB²/2u E=uH²/2 容量总会有限,导磁率高,励磁功率就小,用来做变压器是很好的,但作电流泵(flyback)用就不太适合了。

几句话讲明白,电感的能量为什么绝大部分存在气隙中? 电路 磁路 电动势 磁动势 电阻 磁阻 电流 磁通量 的砖不但引出来很多玉,最后还能引出相声段子。百家争鸣的确好,各抒己见,越辩越明。

73楼greendot给出的式子很好,相当有说服力,为了更清楚明白的表示,我又更调理的写出来了,如下 最后一项左侧是磁芯的,右侧是气隙的能量,很明显,只要lg>>MPL/ur,那么绝大部分能量是在气隙中的。

这样说好象不是很严谨,根据H=B/u可以看出,u越小磁场强度H越强,而磁芯存储的能量与H成正比,所以说气隙存储了大部分的能量 再引申下,如何从物理的直观来理解? 磁路和电路时可以类比的,不妨在这里列出来 电路 磁路 电动势 磁动势 电阻 磁阻 电流 磁通量 电路中 V=R*I 磁路中, MMF = Rm*Φ 我们有个共识,就是电阻串联电路中,电阻越大,那它消耗的能量也就越大,当然是相比与跟其串联的电阻。

那在磁路中,同样的适用,就是磁阻越大,其上的能量也就越大。

磁阻=l(长度)/(ur*u0*Ac) 一般情况下,气隙的磁阻>>磁芯的磁阻,所以其上的能量也就越大,所以电感的能量绝大部分存在气隙中。

整个磁路 H的值是一样的,不同的是B值。

能量大小可以用B-H围成的面积来表征 ,气息和磁芯是串联,因此磁通密度一样(姑且)。

相同的delta B, 对应了更多的delta H (气息的u 比磁芯的u要小)。因此磁场能量几乎都集 中在气息这里。这样理解是否正确呢?(这是我以前的理解) 加气隙拉扁磁滞回线可以让磁芯的饱和H值大一些,自然就会提高存储能量的能力,至于磁能为什么大部分存在于气隙中,我觉得36楼的解释也差不多,可以作为一种形象的理解,气隙的磁阻大,等效磁路长,自然存储的能量就大了。

公式变型为:
W=VB²/2u,似乎更为直观一点 V体积,B磁通密度,u磁导率, 个人理解,气隙类似于电容中的绝缘体,磁性材料类似于导体,磁场类似于电场。

如果没有气隙,相当于把电容两端短路了。

所以气隙既不存储能量也不传递能量,气隙的作用就是让磁场保持势能。

以上只是类比,磁和电区别还是很大的。

我的理解是气隙并不能存储能量,毫无疑问,能量肯定是存储在磁芯中的。

从B/F曲线上可以看到,加气隙之后,磁芯允许电流的能量增加了,所以磁芯在不饱和的前提下,能承受更大的电流,因此,存储的能量就大了。

气隙长度远小于端面边长的时候,可近似认为Ae=Ag,那么电感L=Ae/(le/u+lg/u0)。在合适的工作频率下,铁氧体u在2000u0以上,铁粉心、非晶等磁芯的有效磁导率更高。那么只要 2000lg> le,气隙里储存的能量就大于磁芯了,如果气隙长度和端面边长差距不太大的时候,考虑边沿磁通,储存在气隙周围的能量就更大了 能量:P=VB2/2u,磁通穿过磁芯和中间的气隙,如果忽略边沿磁通,则B处处相等,那么能量之比就等于Pm/Pg=Vmu0/Vgu=lmu0/lgu;
考虑边沿磁通时,气隙中间部分B减小,储能减少,但气隙四周储能增加。气隙越大,或者磁材的磁导率越高,那么存储在气隙里的能量就越多 能不能这样理解:磁子(如果有的话)相当于电子,磁场相当于电场,而电场我们又喜欢用水、势等来比较。磁导率高相当于电导率高也就相当于水流通畅,这样就不会有水的阻塞,当然能量损耗也会小许多;
反之,如果河(Ae啊,你们相不相等?)的中央岛礁密布,那么水流就会受到阻塞,就会有摩擦,就会有损耗,同时会把泥沙带到下游,引起更多的摩擦和损耗(哈哈,越想越得意),当然了代价就是河床也会相应的被抬高(H?磁场?)。河床高了,水势不就大了? 我一直以为这句话是有问题的,电感的能量不是存储在气息中的,而是存储于线圈之中。也就是匝数和电流决定了能量的大小,磁性材料的引入唯一的作用就是减小匝数。

开气隙的目的只有一个,就是防止磁性材料饱和,如果有一种不会饱和的磁性材料,傻子才会去开气息。

匝数和电流 决定了H场,能量是存在于B场中的。H和B又是通过 U关联,但因果关系不能混淆。前者是原因,后者是结果 ~ 公式:E=0.5*BV2/ U ,意义很明确 呵呵,对的是存储在场中。公式有误:E=0.5uH2V=0.5B2V/u 但是所有的能量其实都来源于电流,磁性材料不能提供任何额外的能量,否则能量就会无端的增加了。

磁性材料或者气隙只是提供了磁路的路径 电感的储能 E=0.5*L*I2 ,恐怕没人有异议,那么 0.5*L*I2 =0.5*(L*I)*(I) ≈0.5*(N*B*Ae)*(Hc*lc+Hg*lg)/N ( c:- core, g:- gap ) =0.5*B*Ae*(B*lc/μc + B*lg/μo) =0.5*(B2*Ae*lc/μc +B2*Ae*lg/μo) (A*l = 体积) 前一项是磁芯的,后一项是气隙的储能,谁大谁小,不难知道。

E=0.5*L*I2 ,可以看出其它条件不变的情况下,气隙越小,电感越大,储能也就越大 在恒压源的驱动下,W=1/2*L*I²=1/2*L*(VT/L)²=1/2*(VT)²/L,显然在其他条件一直的情况下,电感越小储能越大,空心线圈的电感小于插入磁芯材料的,储能大。

在恒流源的驱动下,我孤陋寡闻,还真没见过哪个恒流源能够真正驱动电感的。

=0.5*(L*I)*(I) ≈0.5*(N*B*Ae)*(Hc*lc+Hg*lg)/N ( c:- core, g:- gap ) 这两步的数学定义无异议,但在物理概念上,是否会有问题存在?(我只是一知半解的猜测) 这个问题我觉得上学的时候就是糊涂的,到现在依然糊涂。但我有一点明确的知道,所有的磁都是从电来的. 电感中存储的能量就是电场感应出来的能量,磁场根本就是电场(磁只是电的另外一种表现方式),所以磁通量=伏秒积。

说无穷大的电感不能储能,其实是不对的,因为无穷大在集总电路中是不存在的(或相当于开路,没有这个元器件)。

L=φ/I;φ=V*T W=0.5*L*I*I=0.5*φ*I=0.5*V*I*T 搞来搞去,就是输入功率乘以时间。磁场的能量到底存储在气隙中还是存储在磁芯中我觉得根本不重要。反正输入功率没有消耗到电阻上,所以就没消失。

I=H(设磁路长度与匝数都是1),你认为I是电流,我也可以说I是磁压;
你可以说V是电压,我也可以说V是磁流。所以磁场能就是磁压*磁流*时间。

XW:阿Q总到处撩事儿,不经几回事儿就不知道自己半斤八两…… 东方:什么事情着急上火啦? XW:说大家不懂数学,这事儿能行吗? 东方:qiu2000先生,不要老挑动PK好不好?您这还是要出东方洋相。咋整呢?先看看吧……了空和尚也来过这里。没有注意,失礼啦。

…… 东方:大家讲的很好,学习了。但和尚要东方来摆摆理论。

XW:和尚好像说关于二极管反向恢复时间为零。

东方:那要到关于吸收帖去了。

XW:本话题主要是认为能量总应该存储在磁芯中,怎么会在气隙里,而且是大部分? 东方:磁场和电场都是能量的表现形式。设有一个空气电容器,充电后,能量也是存储在两个极板当中的间隙中的电场里,而不是在极板里。电感也是这样,能量可以存储在气隙的磁场中。

eric.wentx:个人觉得这段话还是说得不清白. 气隙到底储不储能? 朴华:呵呵,同感,这书里面有相当一部分理论是直接搬出来,没有细说的,让读者有时不知所措 Blueskyy:能否从数学公式里给出答案 XW:公式是怎样推导出来的呢?要从最基本的推起。

东方:好的。

uL=Ldi/dt ……………………① uL=NdΦ/dt ……………………② ∫l Bdlm= μNI (∫l为环路积分 ) ……………③ 上式是自感定义、电磁感应定律和安培环路定理, 由①、②得 Ldi/dt=NdΦ/dt 积分得:
LI=NΦ=NBS 即 L=NBS/I ……………………④ 由③式得NI= Blm /μ 即 B=μNI/lm ……………………⑤ 把⑤代入④得:
L=NμNI/lm ×S/I 即 L =μN2 S /lm ……⑥ 整理得:
L=μn2 V ……⑦ 其中,n是单位长度匝数, 注意⑥式,气隙计算就隐含其中。

lm =μN2 S / L ……⑧ 【讨论】 1、 不加气隙,由于铁芯μ很大,导致lm很大,这显然是不合适的;

2、 不用铁芯,用空气芯,μ很小了,lm也很小,比如是1mm,也不方便。

3、 用铁芯加气隙。现在就是这样。

XW:如果方便,不用铁芯也是可以的了? 东方:是啊,给空气芯电感也留下一个空间

XW:怎样从 感性上真正理解? 东方:好的。阿Q有信心给我们讲清哈密尔顿圈,我们也要有信心给阿Q讲清气隙的能量!

从讨论2.可知,理论上单用空气隙是可以的,这就明白无误地提醒我们,磁场能量是可以存储在气隙中的 !

XW:那磁芯有什么作用? 东方:因为一般气隙很小,不能组成闭合磁路,于是找来磁芯以构成磁通路,当然磁阻越小越好。就像电炉丝要发

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