Что такое насыщение в индукторе

Я часто слышал, что «ядро недостаточно велико, чтобы выдерживать ток, и оно достигнет насыщения». Что такое насыщение и почему плохое достижение насыщения?

inductor inductance saturation

— Скайлер
источник

Это не всегда плохо. Например, магнитометр с флюксгейтом не будет работать без насыщения.

— Фил Фрост

Кроме того, пострегуляторы с усилением магнита в импульсных источниках питания полагаются на управление точкой насыщения индуктора, чтобы пострегулировать рабочий цикл последовательности импульсов для достижения хорошего перекрестного регулирования на нерегулируемых обмотках.

— Адам Лоуренс

Это текущие x витков, что слишком много для ядра. 1А с десятью витками насыщает столько же, сколько 10А за один оборот. Также необходимо учитывать длину магнитного поля через сердечник. Чем длиннее длина, тем меньше напряженность магнитного поля, H. H = amp * витков / длина

— Энди ака

Почему на этот вопрос нет принятого ответа?

— Даниэль Торк

Ответы:

Ответ Rawbrawb не объясняет фактический механизм, по которому происходит насыщение, что довольно легко понять:

Это помогает сначала понять, как материалы генерируют магнитные поля. Простой способ думать об этом - каждый атом представляет собой небольшую петлю тока, которая генерирует магнитное поле.

Магнитный материал имеет огромное количество этих петель. Эти петли имеют тенденцию выравниваться в «магнитные домены», которые представляют собой микроскопические области, где все петли находятся на одной линии. В не намагниченном материале направления доменов распределены случайным образом, и поэтому нет чистого магнитного поля.

введите описание изображения здесь

Приложение магнитного поля к ферромагнитному материалу начнет выравнивать магнитные домены, что приведет к «индуцированному» магнитному полю от материала. Увеличение приложенного магнитного поля увеличит величину выравнивания магнитных доменов и, следовательно, увеличит индуцированное магнитное поле. Это обычно очень нелинейно. В какой-то момент приложенное магнитное поле выравнивает ВСЕ домены, и больше невозможно увеличить магнитное поле от материала. Это состояние известно как «насыщенность».

введите описание изображения здесь

— Skaevola
источник

Вы уверены, что хотите сказать, что магнитные домены являются _micro_scopic. Или у вас действительно хорошие глаза :)

— Фил Фрост,

Ха-ха, хороший улов

— Скаевола

Картинка из NdFeB, постоянного магнита. В NdFeB каждый из магнитных доменов имеет размер кристалла: каждый кристалл является магнитным доменом. Фотография представляет собой фотографию металлических кристаллов в NdFeB, поскольку прямого способа сфотографировать магнитные домены нет. В мягких магнитах кристаллы намного больше (видимы для глаза), и немагнитные магнитные домены намного меньше, чем кристаллы. Когда мягкие магниты намагничиваются, выровненные магнитные домены увеличиваются до размеров кристаллов, а невыровненные домены сжимаются

— Дэвид

Чтобы понять это, вы должны сначала понять роль проницаемости в магнитных полях. Когда у вас есть материал в магнитном поле с более высокой проницаемостью, он усиливает поле. Таким образом, устройство с материалом с высокой проницаемостью будет иметь более высокую индуктивность, чем то же устройство, но без материала. Это хорошее свойство, поскольку оно позволяет использовать более ценные компоненты в меньшем объеме.

_{(источник: material-sys.com )}

Часто существует предел напряженности магнитного поля, который такие материалы могут поддерживать. Механизмы их потери (или уменьшения) проницаемости различаются в зависимости от материала. Но есть некоторый предел, выше которого проницаемость падает. Именно в этот момент (Hm, Bm) материал считается насыщенным, что является хорошей аналогией с тем, как вода насыщает тряпку. За исключением этого случая, тряпка часто теряет способность удерживать часть уже поглощенной воды, поэтому это не точная аналогия.

Есть две основные опасности этого:

Значение индуктивности или индуктивности связи не соответствует хорошим отношениям, поэтому параметры, в соответствии с которыми рассчитана схема, могут смещаться (если это насыщение непреднамеренно). Но некоторые схемотехнические конструкции полагаются на его эффект для выполнения своих функций.
В некоторых материалах проницаемость сильно падает. Это означает, что существующие линии магнитного поля теперь должны найти какое-то место, и в результате они «выскочат» из материала сердечника, быстро поддерживая объем вокруг устройства. Эти быстро расширяющиеся силовые линии могут создавать помехи для других магнитных устройств, а также являются источником электромагнитных помех (EMI).

Воздушные индукторы имеют гораздо более низкие значения индуктивности, но также не проявляют этого эффекта насыщения.

— заполнитель
источник