下面我們來介紹有效磁導(dǎo)率。由于有效磁導(dǎo)率也叫等效磁導(dǎo)率,使工程上為了簡化計算方便,生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品出廠前,幫助使用者計算好某些參數(shù),其中包括有效磁導(dǎo)率。所以在介紹有效磁導(dǎo)率前,我們想有幾個問題,第一個為什么要重點(diǎn)研究有效磁導(dǎo)率?第二個,作為電感來講,它對磁芯又有什么樣的要求?第三個,帶有空氣隙的高磁導(dǎo)率的磁性的等效磁導(dǎo)率又是多少?
下面我們以飛利浦公司的產(chǎn)品為例,介紹對于各種牌號磁芯的有效磁導(dǎo)率。如表所示,我們以3C90為例,當(dāng)3C90的磁芯,它的空氣隙松從0逐漸增加到980μm時,那么它的有效磁導(dǎo)率也是從1660變化到72,表中的其他磁芯也遵循這樣的規(guī)律。也就是說磁芯開的氣隙越大,它的有效磁導(dǎo)率就越低。
下面我們來推導(dǎo)有效磁導(dǎo)率的公式。以帶有氣隙的環(huán)形磁芯的有效磁導(dǎo)率為例,如圖所示,但有氣隙長度為δ的環(huán)形磁芯,其他尺寸如圖所示。那么在忽略邊緣磁通和散磁通的情況下,就有,
,我們就可以推導(dǎo)出
,又由于磁芯的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣隙磁導(dǎo)率
,可以得出來。根據(jù)全電流定理,NI也就是說通過線圈的電流乘上線圈的圈數(shù)等于氣隙上的磁壓降
,加上磁芯上的磁壓強(qiáng)
,那么
。
有全電流定理寫出的公式,
,我們把 HC用BC除上帶入,
用
除以
帶入,可以得到
,進(jìn)一步簡化就等于
,其中
,我們把分子上的放到分母上,于是
。經(jīng)過分析我們可以得到其中遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于
工程上可以忽略不計,這樣有效磁導(dǎo)率
。那么磁芯帶氣隙以后,它的有效磁導(dǎo)率是降低了。
我們對的表達(dá)是進(jìn)一步分析,如果
遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于
這可以推導(dǎo)出
近似為
,所以
,其中
,Hc為磁芯的磁場強(qiáng)度,等效的氣隙的磁場強(qiáng)度為
。
開了氣隙以后就磁芯磁導(dǎo)率發(fā)生了變化。從圖的右圖可以知道,開氣隙以后,合同的磁化曲線的線性度比磁性材料的磁化曲線好的多。也就是說磁性材料特性的非線性比磁阻大的多的線性器件淹沒了,而且可以通過改變氣隙的大小方便的改變磁芯的有效磁導(dǎo)率。另外由于氣隙的去磁作用,磁性的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br大大下降了,這個特點(diǎn)對單向磁化的應(yīng)用非常有利。
下面我們來介紹幅值磁導(dǎo)率。在沒有直流偏置時,交變磁場強(qiáng)度的幅值,與磁通密度的幅值的關(guān)系稱為幅值磁導(dǎo)率,ma表示
。如左圖所示,幅值磁導(dǎo)率隨峰值磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化而變化。而且溫度發(fā)生變化時,幅值磁導(dǎo)率也發(fā)生變化。需要注意的是幅值磁導(dǎo)率與最大磁導(dǎo)率的區(qū)別。