第10课磁性元件知识讲解
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2020/8/15
变压器的重要参数
为确保变压器在磁化曲线的线形区工作，可用 下式计算最大磁通密度Bmax： Bmax=（Vp）104/Kf*Np*Ae
公式中，Vp：加在变压器初级的电压，V； f：变压器的工作频率，Hz；
Np：变压器初级线圈匝数； Ae：磁芯的有效截面积，cm2；
K：正弦波4.44，矩形波4.0； 由上公式可得到初级线圈计算公式：
Np= （Vp）104/Kf*Bmax*Ae
2020/8/15
变压器设计参数
设计变压器时，有两个重要参数，一个是窗口面积，它必须保证 能够使导线绕满，并且损耗最小。第二个参数是磁芯的功率输出 能力。这两个参数的直接关系式为： Pout=（1.16 Bmax·f·d·Ae·Ac）105
公式中，Pout：磁芯的输出功率，W； Bmax：最大磁通密度，T； f ：变压器的工作频率,Hz； d：导线的载流密度，A/m2 Ae：磁芯的有效截面积，cm2； Ac：磁芯的窗口面积，cm2
矫顽力：Hcb、 Hcj 使磁化至技术饱和的永磁体的B（磁感 应强度）降低至零所需要的反向磁场强度称为磁感矫顽力， 同理，使内禀磁感强度UoM或Mr降低至零所需的反向磁场 强度称为内禀矫顽力。
最大磁能积：(BH)max 退磁曲线上任何一点的B和H的乘 积即Bm、 Hm和（BH）代表了磁铁在气隙空间所建立的 磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量，由于这项能量 等于磁铁Bm与Hm的乘积，因此称为磁能积，磁能积随B 而变化的关系曲线称为磁能曲线，其中一点对应的Bd和Hd 的乘积有最大值，称为最大磁能积。
如果在磁芯中开一个气隙这个的Bsat要比不开气隙的Bsat 小的多，这也就使磁芯不容易饱和了，如下图所示。
2020/8/15
带气隙的磁回线图
2020/8/15
变压器的基本原理
2020/8/15
变压器的基本原理说明
如上图所示，当电流流过绕在磁芯上的线圈时，在磁芯内会产生 磁通，如果电流是周期性的变化，并且在磁芯上还绕着第二个线 圈（也成为次级绕组），那么会在第二个线圈上感应出电压和电 流。
这就是我们简单的变压器雏形。 磁场强度用下面的公式表示：
H=0.4*3.14*N*I/Li 这里的，N：线圈的匝数；
I：电流强度； Li：磁芯的长度。 磁通密度和磁场强度之间，还有一个重要关系导磁率： u=B/H 它描述一个磁性材料被一定的磁感应力磁化的难易程度的物理量。
2020/8/15
磁滞回线
2020/8/15
基本磁学术语
磁感应强度（磁通密度）： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导
线，所受的磁场力F跟电流强度I和导线长 度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处 的磁感应强度，B=F/IL。
又因为ф=BS，则B=ф/S，所以，磁 感应强度又等于穿过单位面积的磁通量， 故磁感应强度又叫磁通密度。
一般情况下，高频变压器输出电压的大小与变压器的匝数成正比， 输出电流的大小与变压器的匝数成反比，并由下式决定： Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip
公式中，Np：变压器初级线圈Lp的匝数； Ns：变压器次级线圈Ls的匝数； Vp：加在变压器初级的电压，V； Vs：在变压器次级产生的电压，V。
变压器按照其次级绕组输出的电压是高于其输入电压还是低 于其输入电压而分为升压变压器和降压变压器，有的变压器输出 有很多绕组，
每种磁性材料被磁化时，都会有一种S形 的曲线，称之为磁滞回线。
2020/8/15
磁滞回线说明
上图的磁滞回线一些关键点很重要，其Hmax：最大磁场强度；
Bres：磁场强度为0时的剩余磁通；
He：矫顽磁力，或称把剩余磁感应强 的反向磁场。
度减少到0
从上图B-H曲线可见，Bmax是Hmax达到了定值的点，在 此点，即使磁场强度再增加，Bmax也不再增加了，这点的 磁感应强度的值称为磁饱和强度，用Bsat表示。
居里温度：Tc 自发磁化强度消失的温度。
2020/8/15
基本磁学术语
磁场强度： 在任何磁介质中，磁场中某点的磁感
应强度B与同一点的磁导率μ的比值称为 该点的磁场强度H ，即：H=B/μ。方向与 磁力线在该点处的切线方向一致,单位： 安/米（A/m）
注意事项：磁场强度H与磁感应强度B 的名称很相似，切忌混淆。H 是为计算的 方便引入的物理量。
2020/8/15
电磁的基本原理
下图是一个电磁线圈的简图：
2020/8/15
电磁的基本原理说明
上图是一个简单的电路图，它由电源V，开关S1和空心线圈表示 的电感L组成。开关闭合时，电流经导线进入线圈，到导线流过 线圈时就会在导线周围建立磁场，磁场的强弱与线圈的匝数有密 切的关系，在磁场中，穿过线圈的磁力线叫磁通。
计算变压器磁芯的公式： Ae·Ac=（0.68Pout·D）10-1/f·Bmax cm4
这里的，D=1.27*106/d 次参数一般由漆包线厂家给出，圆密 耳每安培。
2020/8/15
铁氧体材料说明
铁氧体生产厂家： 1）国内：南京新康达、北京798厂、西安
三联、南京金宁； 2）国外：日本TDK、德国SIMENS、美国
2020/8/15
基本磁学术语
弯曲点Hk：通常将内禀退磁曲线上的点 Bi=0.9Br相对应的磁场称为弯曲点磁场Hk，Hk 越大意味着内禀退磁曲线的方形度越好。
剩磁温度系数（αBr） 温度在某范围内变化时 剩余磁感应强度可逆变化的百分数与温度变化 度数的比值，称为剩余磁温度系数。
磁化强度矫顽力温度系数（βHcj） 温度在某范 围内变化时，磁化强度矫顽力可逆变化的百分 数与温度变化度数的比值。
FERPOCUBE； 铁氧体化学分子为MFe2O4，这里的M代
表：锰、镍、锌、铜等二价金属离子
2020/8/15
基本磁学术语
磁场：（国际电工委员会IEC的定义）电 磁场的组成部分，采用磁场强度H和磁通 密度B表示其特征。（我国国家标准定义） 磁场是一种场，其特征可在场内运动着的 带电粒子所受的力来确定，这种力源于粒 子的运动及其所带电荷。
2020/8/15
基本磁学术语
剩磁Br、 UoMr或 4πMr ：永磁体从磁化至技术饱和并去 掉外磁场后，所保留的Mr、UoMr或 4πMr或Br，分别称为 剩余磁化强度，剩余内禀磁感应强度和剩余磁感应强度， 它们统称为剩磁。
变压器的重要参数
为确保变压器在磁化曲线的线形区工作，可用 下式计算最大磁通密度Bmax： Bmax=（Vp）104/Kf*Np*Ae
公式中，Vp：加在变压器初级的电压，V； f：变压器的工作频率，Hz；
Np：变压器初级线圈匝数； Ae：磁芯的有效截面积，cm2；
K：正弦波4.44，矩形波4.0； 由上公式可得到初级线圈计算公式：
Np= （Vp）104/Kf*Bmax*Ae
2020/8/15
变压器设计参数
设计变压器时，有两个重要参数，一个是窗口面积，它必须保证 能够使导线绕满，并且损耗最小。第二个参数是磁芯的功率输出 能力。这两个参数的直接关系式为： Pout=（1.16 Bmax·f·d·Ae·Ac）105
公式中，Pout：磁芯的输出功率，W； Bmax：最大磁通密度，T； f ：变压器的工作频率,Hz； d：导线的载流密度，A/m2 Ae：磁芯的有效截面积，cm2； Ac：磁芯的窗口面积，cm2
矫顽力：Hcb、 Hcj 使磁化至技术饱和的永磁体的B（磁感 应强度）降低至零所需要的反向磁场强度称为磁感矫顽力， 同理，使内禀磁感强度UoM或Mr降低至零所需的反向磁场 强度称为内禀矫顽力。
最大磁能积：(BH)max 退磁曲线上任何一点的B和H的乘 积即Bm、 Hm和（BH）代表了磁铁在气隙空间所建立的 磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量，由于这项能量 等于磁铁Bm与Hm的乘积，因此称为磁能积，磁能积随B 而变化的关系曲线称为磁能曲线，其中一点对应的Bd和Hd 的乘积有最大值，称为最大磁能积。
如果在磁芯中开一个气隙这个的Bsat要比不开气隙的Bsat 小的多，这也就使磁芯不容易饱和了，如下图所示。
2020/8/15
带气隙的磁回线图
2020/8/15
变压器的基本原理
2020/8/15
变压器的基本原理说明
如上图所示，当电流流过绕在磁芯上的线圈时，在磁芯内会产生 磁通，如果电流是周期性的变化，并且在磁芯上还绕着第二个线 圈（也成为次级绕组），那么会在第二个线圈上感应出电压和电 流。
这就是我们简单的变压器雏形。 磁场强度用下面的公式表示：
H=0.4*3.14*N*I/Li 这里的，N：线圈的匝数；
I：电流强度； Li：磁芯的长度。 磁通密度和磁场强度之间，还有一个重要关系导磁率： u=B/H 它描述一个磁性材料被一定的磁感应力磁化的难易程度的物理量。
2020/8/15
磁滞回线
2020/8/15
基本磁学术语
磁感应强度（磁通密度）： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导
线，所受的磁场力F跟电流强度I和导线长 度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处 的磁感应强度，B=F/IL。
又因为ф=BS，则B=ф/S，所以，磁 感应强度又等于穿过单位面积的磁通量， 故磁感应强度又叫磁通密度。
一般情况下，高频变压器输出电压的大小与变压器的匝数成正比， 输出电流的大小与变压器的匝数成反比，并由下式决定： Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip
公式中，Np：变压器初级线圈Lp的匝数； Ns：变压器次级线圈Ls的匝数； Vp：加在变压器初级的电压，V； Vs：在变压器次级产生的电压，V。
变压器按照其次级绕组输出的电压是高于其输入电压还是低 于其输入电压而分为升压变压器和降压变压器，有的变压器输出 有很多绕组，
每种磁性材料被磁化时，都会有一种S形 的曲线，称之为磁滞回线。
2020/8/15
磁滞回线说明
上图的磁滞回线一些关键点很重要，其Hmax：最大磁场强度；
Bres：磁场强度为0时的剩余磁通；
He：矫顽磁力，或称把剩余磁感应强 的反向磁场。
度减少到0
从上图B-H曲线可见，Bmax是Hmax达到了定值的点，在 此点，即使磁场强度再增加，Bmax也不再增加了，这点的 磁感应强度的值称为磁饱和强度，用Bsat表示。
居里温度：Tc 自发磁化强度消失的温度。
2020/8/15
基本磁学术语
磁场强度： 在任何磁介质中，磁场中某点的磁感
应强度B与同一点的磁导率μ的比值称为 该点的磁场强度H ，即：H=B/μ。方向与 磁力线在该点处的切线方向一致,单位： 安/米（A/m）
注意事项：磁场强度H与磁感应强度B 的名称很相似，切忌混淆。H 是为计算的 方便引入的物理量。
2020/8/15
电磁的基本原理
下图是一个电磁线圈的简图：
2020/8/15
电磁的基本原理说明
上图是一个简单的电路图，它由电源V，开关S1和空心线圈表示 的电感L组成。开关闭合时，电流经导线进入线圈，到导线流过 线圈时就会在导线周围建立磁场，磁场的强弱与线圈的匝数有密 切的关系，在磁场中，穿过线圈的磁力线叫磁通。
计算变压器磁芯的公式： Ae·Ac=（0.68Pout·D）10-1/f·Bmax cm4
这里的，D=1.27*106/d 次参数一般由漆包线厂家给出，圆密 耳每安培。
2020/8/15
铁氧体材料说明
铁氧体生产厂家： 1）国内：南京新康达、北京798厂、西安
三联、南京金宁； 2）国外：日本TDK、德国SIMENS、美国
2020/8/15
基本磁学术语
弯曲点Hk：通常将内禀退磁曲线上的点 Bi=0.9Br相对应的磁场称为弯曲点磁场Hk，Hk 越大意味着内禀退磁曲线的方形度越好。
剩磁温度系数（αBr） 温度在某范围内变化时 剩余磁感应强度可逆变化的百分数与温度变化 度数的比值，称为剩余磁温度系数。
磁化强度矫顽力温度系数（βHcj） 温度在某范 围内变化时，磁化强度矫顽力可逆变化的百分 数与温度变化度数的比值。
FERPOCUBE； 铁氧体化学分子为MFe2O4，这里的M代
表：锰、镍、锌、铜等二价金属离子
2020/8/15
基本磁学术语
磁场：（国际电工委员会IEC的定义）电 磁场的组成部分，采用磁场强度H和磁通 密度B表示其特征。（我国国家标准定义） 磁场是一种场，其特征可在场内运动着的 带电粒子所受的力来确定，这种力源于粒 子的运动及其所带电荷。
2020/8/15
基本磁学术语
剩磁Br、 UoMr或 4πMr ：永磁体从磁化至技术饱和并去 掉外磁场后，所保留的Mr、UoMr或 4πMr或Br，分别称为 剩余磁化强度，剩余内禀磁感应强度和剩余磁感应强度， 它们统称为剩磁。