Что такое насыщение в индукторе

Я часто слышал, что «ядро недостаточно велико, чтобы выдерживать ток, и оно достигнет насыщения». Что такое насыщение и почему плохое достижение насыщения?

Ответ Rawbrawb не объясняет фактический механизм, по которому происходит насыщение, что довольно легко понять:

Это помогает сначала понять, как материалы генерируют магнитные поля. Простой способ думать об этом - каждый атом представляет собой небольшую петлю тока, которая генерирует магнитное поле.

Магнитный материал имеет огромное количество этих петель. Эти петли имеют тенденцию выравниваться в «магнитные домены», которые представляют собой микроскопические области, где все петли находятся на одной линии. В не намагниченном материале направления доменов распределены случайным образом, и поэтому нет чистого магнитного поля.

Приложение магнитного поля к ферромагнитному материалу начнет выравнивать магнитные домены, что приведет к «индуцированному» магнитному полю от материала. Увеличение приложенного магнитного поля увеличит величину выравнивания магнитных доменов и, следовательно, увеличит индуцированное магнитное поле. Это обычно очень нелинейно. В какой-то момент приложенное магнитное поле выравнивает ВСЕ домены, и больше невозможно увеличить магнитное поле от материала. Это состояние известно как «насыщенность».

Чтобы понять это, вы должны сначала понять роль проницаемости в магнитных полях. Когда у вас есть материал в магнитном поле с более высокой проницаемостью, он усиливает поле. Таким образом, устройство с материалом с высокой проницаемостью будет иметь более высокую индуктивность, чем то же устройство, но без материала. Это хорошее свойство, поскольку оно позволяет использовать более ценные компоненты в меньшем объеме.

_{(источник: material-sys.com )}

Часто существует предел напряженности магнитного поля, который такие материалы могут поддерживать. Механизмы их потери (или уменьшения) проницаемости различаются в зависимости от материала. Но есть некоторый предел, выше которого проницаемость падает. Именно в этот момент (Hm, Bm) материал считается насыщенным, что является хорошей аналогией с тем, как вода насыщает тряпку. За исключением этого случая, тряпка часто теряет способность удерживать часть уже поглощенной воды, поэтому это не точная аналогия.

Есть две основные опасности этого:

1. Значение индуктивности или индуктивности связи не соответствует хорошим отношениям, поэтому параметры, в соответствии с которыми рассчитана схема, могут смещаться (если это насыщение непреднамеренно). Но некоторые схемотехнические конструкции полагаются на его эффект для выполнения своих функций.
2. В некоторых материалах проницаемость сильно падает. Это означает, что существующие линии магнитного поля теперь должны найти какое-то место, и в результате они «выскочат» из материала сердечника, быстро поддерживая объем вокруг устройства. Эти быстро расширяющиеся силовые линии могут создавать помехи для других магнитных устройств, а также являются источником электромагнитных помех (EMI).

Воздушные индукторы имеют гораздо более низкие значения индуктивности, но также не проявляют этого эффекта насыщения.