磁导率 初始磁导率文档格式.docx
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容量总会有限,导磁率高,励磁功率就小,用来做变压器是很好的,但作电流泵(flyback)用就不太适合了。
几句话讲明白,电感的能量为什么绝大部分存在气隙中?
电路
磁路
电动势
磁动势
电阻
磁阻
电流
磁通量
的砖不但引出来很多玉,最后还能引出相声段子。
百家争鸣的确好,各抒己见,越辩越明。
73楼greendot给出的式子很好,相当有说服力,为了更清楚明白的表示,我又更调理的写出来了,如下
最后一项左侧是磁芯的,右侧是气隙的能量,很明显,只要lg>
>
MPL/ur,那么绝大部分能量是在气隙中的。
这样说好象不是很严谨,根据H=B/u可以看出,u越小磁场强度H越强,而磁芯存储的能量与H成正比,所以说气隙存储了大部分的能量
再引申下,如何从物理的直观来理解?
磁路和电路时可以类比的,不妨在这里列出来
电路中V=R*I
磁路中,MMF=Rm*Φ
我们有个共识,就是电阻串联电路中,电阻越大,那它消耗的能量也就越大,当然是相比与跟其串联的电阻。
那在磁路中,同样的适用,就是磁阻越大,其上的能量也就越大。
磁阻=l(长度)/(ur*u0*Ac)
一般情况下,气隙的磁阻>
磁芯的磁阻,所以其上的能量也就越大,所以电感的能量绝大部分存在气隙中。
整个磁路H的值是一样的,不同的是B值。
能量大小可以用B-H围成的面积来表征,气息和磁芯是串联,因此磁通密度一样(姑且)。
相同的deltaB,对应了更多的deltaH(气息的u比磁芯的u要小)。
因此磁场能量几乎都集
中在气息这里。
这样理解是否正确呢?
(这是我以前的理解)
加气隙拉扁磁滞回线可以让磁芯的饱和H值大一些,自然就会提高存储能量的能力,至于磁能为什么大部分存在于气隙中,我觉得36楼的解释也差不多,可以作为一种形象的理解,气隙的磁阻大,等效磁路长,自然存储的能量就大了。
公式变型为:
W=VB²
/2u,似乎更为直观一点
V体积,B磁通密度,u磁导率,
个人理解,气隙类似于电容中的绝缘体,磁性材料类似于导体,磁场类似于电场。
如果没有气隙,相当于把电容两端短路了。
所以气隙既不存储能量也不传递能量,气隙的作用就是让磁场保持势能。
以上只是类比,磁和电区别还是很大的。
我的理解是气隙并不能存储能量,毫无疑问,能量肯定是存储在磁芯中的。
从B/F曲线上可以看到,加气隙之后,磁芯允许电流的能量增加了,所以磁芯在不饱和的前提下,能承受更大的电流,因此,存储的能量就大了。
气隙长度远小于端面边长的时候,可近似认为Ae=Ag,那么电感L=Ae/(le/u+lg/u0)。
在合适的工作频率下,铁氧体u在2000u0以上,铁粉心、非晶等磁芯的有效磁导率更高。
那么只要
2000lg>
le,气隙里储存的能量就大于磁芯了,如果气隙长度和端面边长差距不太大的时候,考虑边沿磁通,储存在气隙周围的能量就更大了
能量:
P=VB2/2u,磁通穿过磁芯和中间的气隙,如果忽略边沿磁通,则B处处相等,那么能量之比就等于Pm/Pg=Vmu0/Vgu=lmu0/lgu;
考虑边沿磁通时,气隙中间部分B减小,储能减少,但气隙四周储能增加。
气隙越大,或者磁材的磁导率越高,那么存储在气隙里的能量就越多
能不能这样理解:
磁子(如果有的话)相当于电子,磁场相当于电场,而电场我们又喜欢用水、势等来比较。
磁导率高相当于电导率高也就相当于水流通畅,这样就不会有水的阻塞,当然能量损耗也会小许多;
反之,如果河(Ae啊,你们相不相等?
)的中央岛礁密布,那么水流就会受到阻塞,就会有摩擦,就会有损耗,同时会把泥沙带到下游,引起更多的摩擦和损耗(哈哈,越想越得意),当然了代价就是河床也会相应的被抬高(H?
磁场?
)。
河床高了,水势不就大了?
我一直以为这句话是有问题的,电感的能量不是存储在气息中的,而是存储于线圈之中。
也就是匝数和电流决定了能量的大小,磁性材料的引入唯一的作用就是减小匝数。
开气隙的目的只有一个,就是防止磁性材料饱和,如果有一种不会饱和的磁性材料,傻子才会去开气息。
匝数和电流决定了H场,能量是存在于B场中的。
H和B又是通过U关联,但因果关系不能混淆。
前者是原因,后者是结果~
公式:
E=0.5*BV2/U,意义很明确
呵呵,对的是存储在场中。
公式有误:
E=0.5uH2V=0.5B2V/u
但是所有的能量其实都来源于电流,磁性材料不能提供任何额外的能量,否则能量就会无端的增加了。
磁性材料或者气隙只是提供了磁路的路径
电感的储能E=0.5*L*I2,恐怕没人有异议,那么0.5*L*I2=0.5*(L*I)*(I)≈0.5*(N*B*Ae)*(Hc*lc+Hg*lg)/N
(c:
-core,g:
-gap)=0.5*B*Ae*(B*lc/μc+B*lg/μo)=0.5*(B2*Ae*lc/μc+B2*Ae*lg/μo)
(A*l=体积)前一项是磁芯的,后一项是气隙的储能,谁大谁小,不难知道。
E=0.5*L*I2
,可以看出其它条件不变的情况下,气隙越小,电感越大,储能也就越大
在恒压源的驱动下,W=1/2*L*I²
=1/2*L*(VT/L)²
=1/2*(VT)²
/L,显然在其他条件一直的情况下,电感越小储能越大,空心线圈的电感小于插入磁芯材料的,储能大。
在恒流源的驱动下,我孤陋寡闻,还真没见过哪个恒流源能够真正驱动电感的。
=0.5*(L*I)*(I)≈0.5*(N*B*Ae)*(Hc*lc+Hg*lg)/N
-gap)这两步的数学定义无异议,但在物理概念上,是否会有问题存在?
(我只是一知半解的猜测)
这个问题我觉得上学的时候就是糊涂的,到现在依然糊涂。
但我有一点明确的知道,所有的磁都是从电来的...
电感中存储的能量就是电场感应出来的能量,磁场根本就是电场(磁只是电的另外一种表现方式),所以磁通量=伏秒积。
说无穷大的电感不能储能,其实是不对的,因为无穷大在集总电路中是不存在的(或相当于开路,没有这个元器件)。
L=φ/I;
φ=V*T
W=0.5*L*I*I=0.5*φ*I=0.5*V*I*T
搞来搞去,就是输入功率乘以时间。
磁场的能量到底存储在气隙中还是存储在磁芯中我觉得根本不重要。
反正输入功率没有消耗到电阻上,所以就没消失。
I=H(设磁路长度与匝数都是1),你认为I是电流,我也可以说I是磁压;
你可以说V是电压,我也可以说V是磁流。
所以磁场能就是磁压*磁流*时间。
XW:
阿Q总到处撩事儿,不经几回事儿就不知道自己半斤八两……
东方:
什么事情着急上火啦?
说大家不懂数学,这事儿能行吗?
qiu2000先生,不要老挑动PK好不好?
您这还是要出东方洋相。
咋整呢?
先看看吧……了空和尚也来过这里。
没有注意,失礼啦。
……
大家讲的很好,学习了。
但和尚要东方来摆摆理论。
和尚好像说关于二极管反向恢复时间为零。
那要到关于吸收帖去了。
本话题主要是认为能量总应该存储在磁芯中,怎么会在气隙里,而且是大部分?
磁场和电场都是能量的表现形式。
设有一个空气电容器,充电后,能量也是存储在两个极板当中的间隙中的电场里,而不是在极板里。
电感也是这样,能量可以存储在气隙的磁场中。
eric.wentx:
个人觉得这段话还是说得不清白...
气隙到底储不储能?
朴华:
呵呵,同感,这书里面有相当一部分理论是直接搬出来,没有细说的,让读者有时不知所措
Blueskyy:
能否从数学公式里给出答案
公式是怎样推导出来的呢?
要从最基本的推起。
好的。
uL=Ldi/dt
……………………①
uL=NdΦ/dt
……………………②
∫l
Bdlm=
μNI
(∫l为环路积分
)
……………③
上式是自感定义、电磁感应定律和安培环路定理,
由①、②得
Ldi/dt=NdΦ/dt
积分得:
LI=NΦ=NBS
即
L=NBS/I
……………………④
由③式得NI=Blm/μ
B=μNI/lm
……………………⑤
把⑤代入④得:
L=NμNI/lm
×
S/I
L=μN2S/lm
……⑥
整理得:
L=μn2V
……⑦
其中,n是单位长度匝数,
注意⑥式,气隙计算就隐含其中。
lm=μN2S/L
……⑧
【讨论】
1、
不加气隙,由于铁芯μ很大,导致lm很大,这显然是不合适的;
2、
不用铁芯,用空气芯,μ很小了,lm也很小,比如是1mm,也不方便。
3、
用铁芯加气隙。
现在就是这样。
如果方便,不用铁芯也是可以的了?
是啊,给空气芯电感也留下一个空间。
怎样从
感性上真正理解?
阿Q有信心给我们讲清哈密尔顿圈,我们也要有信心给阿Q讲清气隙的能量!
从讨论2.可知,理论上单用空气隙是可以的,这就明白无误地提醒我们,磁场能量是可以存储在气隙中的
!
那磁芯有什么作用?
因为一般气隙很小,不能组成闭合磁路,于是找来磁芯以构成磁通路,当然磁阻越小越好。
就像电炉丝要发热,必须用电线连起来,但能量主要还是电阻产生
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