中财网碳化深度测量仪结构:[疑问]铁芯饱和是由什么引起的？（不要认为简单） - 电机与电器 - 中国电力研学论坛 专...
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/01 19:02:16
磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。
电流互感器的饱和是指磁饱和.一般电流互感器中一次电流是有限定的,就是它的额定值,超过这个值就会出现磁保和,也就是过了所谓的膝点,此时一次电流的增加其磁通和二次电流并不线性增加,出现"削顶"(电流达到最大值前铁芯已饱和)并由此产生高次谐波,引起温度升高,深度饱和时甚至烧毁互感器.
因此加大2次边负载,相当增加了2次电流,对应的1次电流也相应增大,到达一定值(如上所说的膝点)时,铁芯出现饱和.
对于变压器来说,励磁电流产生磁通,而励磁电流由一次电流提供,而一次电流产生的条件是有个交变的电压加在一次绕组两端.对于设计好的变压器,如果在空载的情况下,无论电压多大,也只有很小的励磁电流,提高1次电流靠2次电流的增大.
也有专门的变压器过磁饱和绕组使变压器铁心工作在特性曲线的拐点以上（较平缓部位）降低电源绕组电压的升降导致的磁通变化对二次线圈的影响，从而达到稳压的目的,即稳压变压器. 铁心内的“磁畴”就像一片片的有边界的田地。每块磁畴内有固定的磁场取向，表现磁性。自然界的铁，由于磁畴分布杂乱无章，彼此之间难以形成共同的磁取向（谁也说服不了谁，行动不一致）对外没有磁性。但若有磁场影响，磁畴就会取向变得一致，对外有磁性，这就是磁化。磁化形成的新的极性和原来的磁化它的磁场相互作用，就加强了原先的磁场，这就是为什么有铁心的螺线管磁性大的原因。外加磁场增大，铁心的磁畴被“取向”的就多，磁化作用增强。但这个过程并不是无止境的，当所有的磁畴都被取向一致了的时候，再无磁畴可“取向”，这是的“铁”就像一块木材一样了，此时再增大电流，它的变化趋势就跟木材一样了，这叫“磁饱和”。说明铁心的磁化成都是有限度的。磁饱和之后，通过增大电流来增大磁场变得得不偿失（电流大线圈发热多），因此电器尽量不要饱和，一面发热太多。
变压器是交流磁路，有个著名的4.44公式，从公式中可以看出，电压和磁通正比。而铁心的磁化程度是有限度的，升高电压就会增加磁通，就会引起磁通饱和。副边电流增加，只会引起原边电流增加，铁心磁通不会增加，应该不会引起磁饱和。（可以这样理解，原边电流和副边电流相互抵消以后原边还有“剩余”，就是这个“剩余”产生铁心磁通，这就是励磁电流。这个电流很小，变压器空载和负载时相差也不大。） 电压约等于反电势，反电势等于 4.44*f*N1*fai, fai即磁通。电压高了当然磁通“被迫”升高，饱和程度增加。
至于说电流，一次侧的电流除却激磁电流以后，与二次侧负载电流相对应。所以，某台变压器的一次侧电流的大小不能反应其饱和程度。但在外加电压一定时，电流越大，饱和程度越低。这是因为漏阻抗分压较大。 铁心饱和的特性：饱和时的表现特征是，一二次传变特性非常差，当严重深度饱和时，二次几乎无输出。其实也就是励磁电感在饱和时由于导磁率的特性缘故使得励磁电感非常小，这样一次的输入量从励磁回路流通，而不流通到二次回路里，也即二次回路没输出，这就是饱和特性的最明显的表现形式，当然还有励磁电感不为0只是变化降小，励磁电流增大，这便是二次输出电流畸变的原因。至于说增大二次阻抗，也会使得铁心饱和，理论上这句话是不严谨的，一般的书上都是说当一次侧所加电流或者电压使得铁心饱和时，我们增加二次阻抗会发现饱和程度更严重，当然你把二次阻抗加大无穷大使得二次侧如同开路那就是铁心饱和深度饱和的表征。 1：饱和是由磁场强度H过大，引起磁畴的崩溃产生的结果。
2：由安培环路定律可认为H正比于电流i。
3：结合1和2，可知要到达饱和的根本途径是增大电流。
4：如何增大电流？一个有效地途径就是增大电压。
4：虽然电压U和磁通phi存在正比例关系，但是这不是物理本质，只是数学表达式，不能用它来代替我们的推理依据。
5：核心的问题就是两个方程：安培环路定理和磁密的面积分公式。这两者间就存在非线性比例关系。
电流互感器的饱和是指磁饱和.一般电流互感器中一次电流是有限定的,就是它的额定值,超过这个值就会出现磁保和,也就是过了所谓的膝点,此时一次电流的增加其磁通和二次电流并不线性增加,出现"削顶"(电流达到最大值前铁芯已饱和)并由此产生高次谐波,引起温度升高,深度饱和时甚至烧毁互感器.
因此加大2次边负载,相当增加了2次电流,对应的1次电流也相应增大,到达一定值(如上所说的膝点)时,铁芯出现饱和.
对于变压器来说,励磁电流产生磁通,而励磁电流由一次电流提供,而一次电流产生的条件是有个交变的电压加在一次绕组两端.对于设计好的变压器,如果在空载的情况下,无论电压多大,也只有很小的励磁电流,提高1次电流靠2次电流的增大.
也有专门的变压器过磁饱和绕组使变压器铁心工作在特性曲线的拐点以上（较平缓部位）降低电源绕组电压的升降导致的磁通变化对二次线圈的影响，从而达到稳压的目的,即稳压变压器. 铁心内的“磁畴”就像一片片的有边界的田地。每块磁畴内有固定的磁场取向，表现磁性。自然界的铁，由于磁畴分布杂乱无章，彼此之间难以形成共同的磁取向（谁也说服不了谁，行动不一致）对外没有磁性。但若有磁场影响，磁畴就会取向变得一致，对外有磁性，这就是磁化。磁化形成的新的极性和原来的磁化它的磁场相互作用，就加强了原先的磁场，这就是为什么有铁心的螺线管磁性大的原因。外加磁场增大，铁心的磁畴被“取向”的就多，磁化作用增强。但这个过程并不是无止境的，当所有的磁畴都被取向一致了的时候，再无磁畴可“取向”，这是的“铁”就像一块木材一样了，此时再增大电流，它的变化趋势就跟木材一样了，这叫“磁饱和”。说明铁心的磁化成都是有限度的。磁饱和之后，通过增大电流来增大磁场变得得不偿失（电流大线圈发热多），因此电器尽量不要饱和，一面发热太多。
变压器是交流磁路，有个著名的4.44公式，从公式中可以看出，电压和磁通正比。而铁心的磁化程度是有限度的，升高电压就会增加磁通，就会引起磁通饱和。副边电流增加，只会引起原边电流增加，铁心磁通不会增加，应该不会引起磁饱和。（可以这样理解，原边电流和副边电流相互抵消以后原边还有“剩余”，就是这个“剩余”产生铁心磁通，这就是励磁电流。这个电流很小，变压器空载和负载时相差也不大。） 电压约等于反电势，反电势等于 4.44*f*N1*fai, fai即磁通。电压高了当然磁通“被迫”升高，饱和程度增加。
至于说电流，一次侧的电流除却激磁电流以后，与二次侧负载电流相对应。所以，某台变压器的一次侧电流的大小不能反应其饱和程度。但在外加电压一定时，电流越大，饱和程度越低。这是因为漏阻抗分压较大。 铁心饱和的特性：饱和时的表现特征是，一二次传变特性非常差，当严重深度饱和时，二次几乎无输出。其实也就是励磁电感在饱和时由于导磁率的特性缘故使得励磁电感非常小，这样一次的输入量从励磁回路流通，而不流通到二次回路里，也即二次回路没输出，这就是饱和特性的最明显的表现形式，当然还有励磁电感不为0只是变化降小，励磁电流增大，这便是二次输出电流畸变的原因。至于说增大二次阻抗，也会使得铁心饱和，理论上这句话是不严谨的，一般的书上都是说当一次侧所加电流或者电压使得铁心饱和时，我们增加二次阻抗会发现饱和程度更严重，当然你把二次阻抗加大无穷大使得二次侧如同开路那就是铁心饱和深度饱和的表征。 1：饱和是由磁场强度H过大，引起磁畴的崩溃产生的结果。
2：由安培环路定律可认为H正比于电流i。
3：结合1和2，可知要到达饱和的根本途径是增大电流。
4：如何增大电流？一个有效地途径就是增大电压。
4：虽然电压U和磁通phi存在正比例关系，但是这不是物理本质，只是数学表达式，不能用它来代替我们的推理依据。
5：核心的问题就是两个方程：安培环路定理和磁密的面积分公式。这两者间就存在非线性比例关系。