什么是磁饱和现象_变压器产生磁饱和原因

　　磁饱和简介

　　磁饱和是一种磁性材料的物理特性，磁饱和产生后，在有些场合是有害的，但有些场合有时有益的。比方磁饱和稳压器，就是利用铁心的磁饱和特性达到稳定电压的目的的。电源变压器，如果加上的电压大大超过额定电压，则电流剧增，变压器很快就会发热烧毁。

　　假定有一个电磁铁，通上一个单位电流的时候，产生的磁场感应强度是1，电流增加到2的时候，磁感应强度会增加到2.3，电流是5的时候，磁感应强度是7，但是电流到6的时候，磁感应强度还是7，如果进一步增加电流，磁感应强度都是7不再增加了，这时就说，电磁铁产生了磁饱和。

　　有磁芯的电感器有磁饱和问题，在电感器中加铁氧体或其他导磁材料的磁芯，可以利用其高导磁率的特点，增大电感量减少匝数减小体积和提高效率。但是由于导磁材料物理结构的限制，通过的磁通量是不可以无限增大。通过一定体积导磁材料的磁通量大到一定数量将不再增加，不管你再增加电流或匝数，就达到磁饱和了。尤其在有直流电流的回路中，如果其直流电流已经使磁芯饱和，电流中的交流分量将不能再引起磁通量的变化。电感器就失去了作用。

　　什么是磁饱和现象

　　从微观层面上讲，铁磁材料之所以能够带上磁性，是因为其内部具有无数的磁畴，磁畴是铁磁材料内部一片片微小的空间区域中，由原子阵列组成的整体磁矩，每一片空间区域中原子阵列组成的磁矩代表一个磁畴，但是这些磁畴之间磁矩方向不统一，所以在没有外磁场的作用时，不同方向的磁畴磁性相互抵消，此时从宏观上看铁磁材料不带磁性。当外加磁场时，材料内部的无数磁畴由于受到外磁场影响，方向变得统一，宏观上就显出磁性。外磁场越强，材料内部被统一方向的磁畴越多，此时材料的磁化强度越强，宏观上对外表现出磁性越强。但是，这不是无休止的，当外加磁场强度增大到一定值时，材料的磁化强度就不再增加，因为内部磁畴基本上已被统一方向，此时就称该材料达到了饱和磁化强度，其对外的宏观磁性也就饱和了，你再增大外磁场也不会增强该材料的磁性了。反之，在没达到饱和时，都是非饱和状态。

　　变压器产生磁饱和原因

　　通常是因为绕组中流过很大直流分量，特别是脉冲宽度调节不当时，极易引起铁芯（磁芯）饱和，采取办法是在铁芯舌间垫适当厚度非磁绝缘物，往往是纸片，以增加磁回路磁阻，减缓铁芯饱和速度，使开关电源变压器获得良好线性。磁性元件（变压器饱和）热饱和（超居里温度）、磁通饱和（设计的Bm取值太高）、压饱和（输入电压太高超出规定值）、过载饱和（超负荷）、开关电源变压器反激式气隙太小而造成开关电源变压器饱和如果直流成分过高，造成偏磁，不能够沿着磁滞回线回到初始状态，所以累积，饱和，磁通密度急遽下降，变压器挂掉。磁通密度过低，不能够承受过高的直流分量，同上，变压器挂掉。为什么直流分量过大？在PWM波形中，进行傅立叶分解时，可以发现有很重的直流分量。理论上，这种直流分量越少越好。

　　磁饱和后对电路的影响

　　磁饱和后对电路的影响电感分为线性电感和非线性电感：

　　非线性电感。：用导磁材料做芯的电感才会磁饱和。电感值会随着电流的增大而增大，而磁饱和后电感值大小随电流的增加变化变得很小，趋于一定值。这样的电感是非线性电感。

　　线性电感：无导磁材料的电感，比如空心线圈，它的电感是一定值，这样的电感不存在磁饱和现象，属于线性电感。

　　磁饱和就现象就如往一杯水中不断加入糖，糖被水溶解，但是糖过多时，水再也不能将继续加入的糖溶解，也就是这杯水达到了所能溶解的最多的糖后，我们说这杯水中的糖已经“饱和”。同样，电流产生磁场，电感中，电流增加，磁场强度也增加，但增加不是无限制的，当电感中的导磁体内磁场达到某一水平时，电流的增加不能再使磁场强度增加，这时，认为此电感达到“磁饱和”，而使电感达到磁饱和时的电流强度，被认为是该电感的饱和电流。一般来说，电感器工作电流超过饱和电流，或导磁体（如变压器铁心）导磁率太低，体积不够（磁力线密度太大），都容易造成磁饱和。

　　简单的讲，如果一个铁心线圈加上电流，随着电流加大，产生的磁场也会加强，当电流达到一定程度之后，产生的磁场不再继续加强，此时铁心线圈就进入到饱和区，铁心处于饱和状态。E8z）U如果一个变压器初级通过的电流已经让铁心饱和，从能量传递的角度看，初级的能量不可能传递到次级；同样道理，如果是一个线圈，在饱和状态自感作用将会大大减少甚至消失，电感作用的减少或消失，剩下的就是线圈的直流电阻，通过的电流当然就会增大导致连接的器件过流损坏。

　　当然，如果巧妙的利用这一特性，当与其他元件或电路组合之后，选取电流磁场曲线的某一区域，就可以成功的用来完成特定的电路任务。简单举一个例子，两个铁心线圈串联，一个设计在临界饱和区域，一个远离饱和点，在两端加上交流电，当这个电压变化时，远离饱和点的线圈两端电压随着交流电的变化而变化，临界饱和的那只线圈就不是这样了，分析一下就可以知道了当电感的磁饱和后，电感量急剧下降，可以控制二次输出的大小，例如：磁放大器是利用可控饱和电感导通延时的物理特性，控制开关电源的占空比和输出功率。该开关特性受输出电路反馈信号的控制，即利用磁芯的开关功能，通过弱信号来实现电压脉冲脉宽控制以达到输出电压的稳定。在可控饱和电感上加上适当的采样和控制器件，调节其导通延时的时间，就可以构成最常见的磁放大器稳压电路。