折叠隐形纱门

电感原理图与线圈的原理作用和磁芯的磁化和磁导率分析

时间:2021-08-22 05:26  作者:admin  来源:未知  查看:  
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  线圈(电感器)通过自感应作用,在阻碍电流变化的方向上产生电动势(感应电动势)。因此,即使在线圈上施加电压,电流也不会马上流动,而且即便去掉电压,电流也不会马上消失。在开关处于开或关等时,非常态的电流和电压变化被称为线圈的过渡响应(过渡现象)。

  例如,在将线圈和霓虹灯(放电起始电压为数10V以上)并联的如下电路中,即使将干电池(数V左右)的开关导通,霓虹灯也不会被点亮。但是,在线圈中有电流流动的状态下切断开关时,霓虹灯会被点亮。通过自感应作用在线圈中产生的电动势(V)与电流的变化率(ΔI/Δt)呈比例关系。当开关导通时,电流会慢慢増大,电动势不会超过电源电压。但是,当开关断开时,由于正在流动的电流瞬间被切断,电流的变化率增大,因此产生了能够点亮霓虹灯的高电动势。

  在上述电路中霓虹灯能被点亮是由于线圈蓄能的缘故。这个能量与流过线圈和电感的电流的平方呈比例关系。当开关断开时存蓄的能量瞬间被释放,由此产生高电动势。

  线圈(电感器)具有能使直流顺利通过,但对交流则起着如同电阻般的阻碍作用,而且具有频率越高越不容易通过的性质。这种性质叫做线圈的感应性电抗(XL),其与交流频率(f)、电感(L)之间存在着如下的关系。

  商用交流电是带有正弦波(sin波)波形的交流电。当把线圈连接到交流电源时,通过自感应作用,在线圈中阻碍电流变化的方向上产生电动势。因此,随着电压的变化电流将变化为如下滞后90°(1/4周期)的波形。

  线圈产生的磁通(Φ)与电感(L)和流动的电流(I)呈比例关系。而且,由于电感与磁导率呈比例关系,因此如果磁芯使用高磁导率的磁性体,且通过的电流越大,产生的磁通越多。但是,磁性体汇集磁通的能力有限,如加大电流,则不久磁芯就会处于磁饱和状态。此时的磁通密度(B)称为最大磁通密度(Bm)。

  随着磁芯的磁化,磁芯的磁导率也跟着变化。磁导率(μ)如下述曲线所示,用磁芯的磁化曲线斜率(θ)表示,原点附近的初磁化曲线的斜率特称为起始磁导率(μ0)。一般所说的磁导率就是指这个起始磁导率,铁氧体材料的产品目录中记载的也是这个数值。

  当加大通过线圈的电流、提高磁化强度时,磁导率也跟着上升,不久就会达到极大値。这时称其为最大磁导率(μm),之后磁导率转变为下降变小。

  当交流电流通过线圈时,为了防止产生的磁通发生变化而产生了电动势,磁芯中将流过同心圆状的电流。此电流叫做涡流,RI2(R:电阻、I:电流)的功率将变成焦耳热而被损耗掉。将此种情况就叫做涡流损耗。金属磁芯由于其电阻低所以其涡流损耗也大。电源变压器的磁芯之所以采用叠片铁心就是为了减小涡流损耗。但是,在高频情况下,涡流损耗将会增大并且发热增加。由于铁氧体的固有电阻值较高,因此涡流损耗较小,所以多用作高频线圈和高频变压器等的磁芯。

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