磁滞回线

korsakov

磁滞回线


几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件，电感器或变压器，这一块的知识也非常重要，今天我们主要谈谈磁滞回线。



一、磁滞现象的概念



如下图所示，如果将铁磁物质沿磁化曲线 OS 由完全去磁状态磁化到饱和 Bs ，此时如将外磁场 H 减小，B 值将不再按照原来的初始磁化曲线（OS）减小，而是更加缓慢地沿较高的 B 减小。



这是因为发生刚性转动的磁畴保留了外磁场方向，即使外磁场 H=0 时，B≠0，即尚有剩余的磁感应强度Br 存在。这种磁化曲线与退磁曲线不重合特性，称为磁化的不可逆性。磁感应强度 B 的改变滞后于磁场强度 H 的现象，称为磁滞现象。




二、磁滞回线形成过程



如要使 B 减少，必须加一个与原磁场方向相反的磁场强度-H，当这个反向磁场强度增加到-Hc 时，才能使磁介质中 B=0。



这并不意味着磁介质恢复了杂乱无章状态，而是一部分磁畴仍保留原磁化磁场方向，而另一部分在反向磁场作用下改变为外磁场方向，两部分相等时，合成磁感应强度为零。如果再继续增大反向磁场强度，铁磁物质中反转的磁畴增多，反向磁感应强度增加，随着-H 值的增加，反向的 B 也增加。



当反向磁场强度增加到-Hs 时，则 B=-Bs 达到反向饱和。如果使-H=0,B= -Br ，要使-Br 为零，必须加正向 Hc 。如 H 再增大到 Hs时，B 达到最大值 Bs ，磁介质又达到正向饱和。这样磁场强度由Hs → 0→- Hc →- Hs →0→Hc →Hs。



相应地，磁感应强度由Bs → Br →0→- Bs→ - Br →0→Bs ，形成了一个对原点 O 对称的回线，称为饱和磁滞回线，或最大磁滞回线。



注意：磁滞回线所包围的面积，表示铁磁物质磁化循环一周所需消耗的能量，这部分能量往往转化为热能而被消耗掉。



三、名词解释



饱和磁感应强度Bs：用足够大的磁场强度磁化磁性物质时，磁化曲线达到接近水平时，不再随外磁场增大而明显增大对应的 B 值。



剩余磁感应强度 Br（剩磁）：铁磁物质磁化到饱和后，又将磁场强度下降到零时，铁磁物质中残留的磁感应强度Br 。



矫顽力 Hc：铁磁物质磁化到饱和后，由于磁滞现象，要使磁介质中 B 为零，需有一定的反向磁场强度-H，此磁场强度称为矫顽磁力Hc。



硬磁材料：如果磁滞回线很宽，即Hc很高，很难将磁材料磁化到饱和，同时也很难用反向磁场强度将磁感应强度下降到零，这类材料称为硬磁材料。如铝镍钴，钐钴，钕铁硼合金等永久磁铁。



软磁材料：如果磁滞回线很窄，即Hc很低，在较弱外磁场作用下，磁感应强度达到很高的数值，既容易磁化，又容易退磁。这类材料称为软磁材料。开关电源主要应用软磁材料。所谓“软磁”，不是材料的质地柔软，而是容易磁化。



实际上，软磁材料都是既硬又难加工的材料。如铁氧体，铁粉芯，恒导合金，非晶态合金及硅钢片等。其中，磁粉芯常作为电感和反激变压器磁芯。它们既硬又脆，是开关电源中主要应用的软磁材料。



由于B—H磁滞回线所围面积与磁滞损耗成正比，在交流电器中磁滞损耗是有害的，它的存在既浪费了电能又使铁心发热，对设备不利，所以软磁材料的磁滞回线所围面积要尽量减小，以减少损耗。

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