H 磁场强度是由电流产生 ,只由电流产生

作用在介质上U
产生磁感应强度
Φ为磁通量, B 为磁感应强度, S 为面积。 已知 高斯 磁场定律为:Φ= BS
设在 磁感应强度 为B的匀强 磁场 中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,叫做穿过这个平面的磁通量,简称磁通(Flux)。 标量 ,符号“Φ”。
N砸线圈就是n个磁通量=磁链
定义:设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,叫做穿过这个平面的 磁通量 ,简称 磁通
磁通密度是通过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量,它等于该处磁场磁感应强度的大小B 。磁通密度精确地描述了磁力线的疏密   磁通 密度  磁通 密度 是磁感应强度的一个别名  就是磁密度
通量概念是描述 矢量场 性质的必要手段,通量密度则描述矢量场的强弱。磁通量和磁通 密度 , 电通量 和电通密度都是如此。
磁通量密度向量的方向定义为从磁 南极 到 磁北极 (磁铁里面)。在磁铁外, 场线 会由北到南。
Φ为磁通量, B 为磁感应强度, S 为面积。 已知 高斯 磁场定律为:Φ= BS
通电导体与磁场方向垂直时,它受力的大小既与导线长度L成正比,又与导线中的电流I成正比,即与I和L的乘积IL成正比,公式是 F=ILB,式中B是磁感应强度 。
磁通量的定义为覆盖某面积的磁场的积分
其中
Φ为磁通量, B为磁感应强度, S为面积。 已知 高斯磁场定律为:Φ= BS
导电线圈或电流回路所链环的磁通量。磁链等于导电 线圈匝数 N 与穿过该线圈各匝的平均 磁通量 φ的乘积,故又称磁通匝

若磁场通过能导电的电线环,而磁通量的改变的话,会引起电动势的生成, 并因此会产生电流(在环中)。其关系式可由法拉第定律得出:

这就是发电机发电的原理。
磁场参数计算公式  
一、磁场强度与磁感应强度计算公式 1、磁场强度与磁感应强度定义  磁场强度是线圈安匝数的一个表征量,反映磁场的源强弱。磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。打个不恰当的比方,你用一个固定的力去移动一个物体,但实际对物体产生的效果并不一样,比如你是借助于工具的,也可能你使力的位置不同或方向不同.对你来说你用了一个确定的力.而对物体却有一个实际的感受,你作用的力好比磁场强度,而物体的实际感受好比磁感应强度。
2、磁场强度与磁感应强度区别  磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质(即磁场强弱和方向)的两个物理量。由于磁场是电流或者说运动电荷引起的,而磁介质(除超导体以外不存在磁绝缘的概念,故一切物质均为磁介质)在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响(场的迭加原理)。因此,磁场的强弱可以有两种表示方法:在充满均匀磁介质的情况下,若包括介质因磁化而产生的磁场在内时,用磁感应强度B表示,其单位为特斯拉T,是一个基本物理量;单独由电流或者运动电荷所引起的磁场(不包括介质磁化而产生的磁场时)则用磁场强度H表示,其单位为A/m2,是一个辅助物理量。具体的,B决定了运动电荷所受到的洛仑兹力,因而,B的概念叫H更形象一些。在工程中,B也被称作磁通密度(单位Wb/m2)。在各向同性的磁介质中,B与H的比值即介质的绝对磁导率μ。
3、磁场强度计算公式:H = N × I / Le  式中:H为磁场强度,单位为A/m;N为励磁线圈的匝数;  I为励磁电流(测量值),单位位A; Le为测试样品的有效磁路长度,单位为m。  
4、磁感应强度计算公式:B = Φ / (N × Ae)  式中:B为磁感应强度,单位为Wb/m^2;  Φ为感应磁通(测量值),单位为Wb; N为感应线圈的匝数;  Ae为测试样品的有效截面积,单位为m^2。  
二、磁通量与磁通密度相关公式:     
1、Ф = B * S               (1)        Ф:磁通(韦伯);  B :磁通密度(韦伯每平方米或高斯),1韦伯每平方米=104高斯 S:磁路                                               的截面积(平方米) 

2、B = H * μ               (2)        μ:磁导率(无单位也叫无量纲);H:磁场强度(伏特每米)
磁通 密度  磁通 密度 是磁感应强度的一个别名
磁芯的直流偏置与交流磁通密度
 

  在直流偏置电流作用下,由于饱和作用,MPP磁芯的磁导率呈现减小趋势。图1显示了这种趋势,对高磁导率这种变化更加明显。为了利用该曲线进行设计,设计中的磁动势(磁化力)用式(9.2)进行计算。若磁导率的减小使电感量的下降不超过30%,则可以用增加线圈匝数的方法补偿偏置造成的影响。若磁导率的降低超过了30%,增加匝数会造成磁导率的进一步下降,且比N2快。因此要用更大的磁芯才能解决问题。

图1 磁导率和直流偏置的关系

  磁芯磁导率也随交流磁通密度改变,如图2(a)所示。由式(9.6)可以计算磁通密度。 随着交流磁通密度增加,磁导率在初始阶段升高,然后大约在20006后下降。采用较大的磁芯可减少磁通密度。频率对较高磁导率也有影响,如图2(b)所示。当磁通密度在2006以下时,磁芯损耗是一个常数。然而,当激励增加时,对Q值的影响可能有相反作用。

图2 磁导率与交流磁通密度、频率的关系

  

磁感强度是表示磁场内某点的 磁场强弱和方向的 物理量。它是一个矢量。
磁感应强度在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单 位面积所通过的 磁通,故又称为 磁通密度。
磁通密度与磁感强度区别在于后者为矢量有方向,前者无方向

在保证在磁心的最大工作值和饱和值之间有足够的裕量,需要检验磁心的最大磁通密度。在任何条件下,包括瞬间负载和高温,防止磁心饱和是很重要的。这可以用两种方法来检验:在变换器中进行测量或计算。

注意:建议无论使用何种设计方法,都应进行该检验,以保证最后一切如愿以偿。

(1)在控制仍能维持的情况下,使输入电压为最小值--本例为85V。

(2)设置输出负载为最大功率限定值。

(3)测量原边绕组P1的电流值,减小工作频率直到饱和开始(表示为在电流脉冲结束时有上翘)。在这些条件下增加的导通时间与平常导通时间之比的百分数,就是平常工作时磁通密度裕量的百分数。该裕量在磁通水平为高温时会降低(见图2.2.3),允许10%的超量以备磁心中的变化,加气隙尺寸及暂态要求。如果裕量不足,可增加气隙。

计算磁心饱和裕量

(1)使用伏秒方程,计算交流磁通Bac,最在最大负载和最小输入电压的输入功率下,计算或测量导通时间值及所加的电压,如下:

Bac=Vt/(NpAe)

在此,V=VCC,单位是V;

I=导通时间,单位是us;

NP=原边匝数;

Ae=磁心面积,单位是mm2;

Bac=交流峰值磁通密度,单位是T。

注意:要求磁通密度Bac是变化的以支持所施加的电压脉冲,并不包括任何DC成分。因此它与气隙尺寸无关。

实例

(2)使用螺线管方程和有效DC分量IDC(表示为导通初期电流的幅值),计算DC分量BDC。

假定磁心的所有磁阻都集中在气隙,那么将得到明显较高的DC磁通密度保守值。使用螺线管方程可得到其近似值。

在此,uo=4×10-7H/m

Np=原边匝数;

IDC=有效DC电流,单位是A;

a=气隙总长度,单位是mm;

BDC=DC磁通密度,单位是T。

实例

AC和DC磁通密度的叠加使磁心出现峰值。在1000C时再次检测磁心材料的特性。

实例

Bmax=Bac+BDC=205+103=308mT  最大值

电阻率高的 涡流损耗小 因此镍锌铁氧体可以工作在更高的频率上

磁导率

  英文名称:magnetic permeability

  表征磁介质磁性的物理量。常用符号μ表示,μ为介质的磁导率,或称绝对磁导率[1]。

  μ等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比,即μ=B/H

  通常使用的是磁介质的相对磁导率μr,其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0

  相对磁导率μr与磁化率χ的关系是:μr=1+χ

  磁导率μ,相对磁导率μr和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物理量。

  对于顺磁质μr>1;对于抗磁质μr<1,但两者的μr都与1相差无几 。在铁磁质中,B与 H 的关系是非线性的磁滞回线,μr不是常量,与H有关,其数值远大于1。

  例如,如果空气(非磁性材料)的磁导率是1,则铁氧体的磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。

  涉及磁导率的公式:

  磁场的能量密度=B^2/2μ 

  在国际单位制(SI)中,相对磁导率μr是无量纲的纯数,磁导率μ的单位是亨利/米(H/m)。

  

常用的真空磁导率

(1)初始磁导率μi:是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率

     公式

公式

(2)最大磁导率μm:在基本磁化曲线初始段以后,随着H的增大,斜率μ=B/H逐渐增大,到某一磁场强度下(Hm),磁密度达到最大值(Bm) ,即   公式

公式

(3)饱和磁导率μS:基本磁化曲线饱和段的磁导率,μs值一般很小,深度饱和时,μs=μo。

  (4)差分(增量)磁导率μΔ∶μΔ=△B/△H。ΔB及△H是在(B1,H1)点所取的增量如图1和图2所示。

  (5)微分磁导率,μd∶μd=dB /dH,在(B1,H1)点取微分,可得μd。

  可知:μ1=B1/H1,μ△=△B /AH,μd=dB1/dH1,三者虽是在同一点上的磁导率,但在数值上是不相等的。

  非磁性材料(如铝、木材、玻璃、自由空间)B与H之比为一个常数,用μ。来表示非磁性材料的的磁导率,即μ。=1(在CGS单位制中)或 μ。=4πX10o-7(在RMKS单位制中)。

  在众多的材料中,如果自由空间(真空)的μo=1,那么比1略大的材料称为顺磁性材料(如白金、空气等);比1略小的材料,称为反磁性 材料(如银、铜、水等)。本章介绍的磁性元件μ》1是大有用处的。只有在需要磁屏蔽时,才会用铜等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁 不会辐射到空间中去。

  下面给出几个常用的参数式:

     公式

公式

(1)有效磁导率μro。在用电感L形成闭合磁路中(漏磁可以忽略),磁心的有效磁导率为:

  式中 L——绕组的自感量(mH);

  W——绕组匝数;

  磁心常数,是磁路长度Lm与磁心截面积Ae的比值(mm).

  (2)饱和磁感应强度Bs。随着磁心中磁场强度H的增加,磁感应强度出现饱和时的B值,称为饱和磁感应强度B,。

  (3)剩余磁感应强度Bs。磁心从磁饱和状态去除磁场后,剩余的磁感应强度(或称残留磁通密度)。

  (4)矫顽力Hco。磁心从饱和状态去除磁场后,继续反向磁化,直至磁感应强度减小到零,此时的磁场强度称为矫顽力(或保磁力)。

     公式

公式

(5)温度系数aμ°温度系数为温度在T1~T2范围内变化时,每变化1℃相应磁导率的相对变化量,即

  式中 μr1——温度为T1时的磁导率;

  μr2——温度为T2时的磁导率。

  值得注意的是:除了磁导率μ与温度有关系之外,饱和磁感应强度BS、剩余磁感应强度BR、矫顽力HS,以及磁心比损耗(单位重量损耗W/kg)等磁参数,也都与磁心的工作温度有关。

真空磁导率是常数0.4*3.14*10-6,相对磁导率乘以真空磁导率就是实际的磁导率,不同的材质在不同的直流磁场H作用下,其相对磁导率对应一条非线性变化的曲线(H很大时,相对磁导率就会快速下降,降到很小的时候就可以认为饱和了),当H为0时的相对磁导率乘以真空磁导率就是初始磁导率。

当我要考虑变压器在工作时的励磁电流,那么我因该用H=NI/L计算出磁场强度,在用N*B*S=VIN*TON计算出磁通密度,再计算出此时的磁导率u=B/H,再根据磁阻计算出励磁电流。

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