Qual è la saturazione in un induttore

Ho sentito molte volte che "il nucleo non è abbastanza grande da gestire la corrente e raggiungerà la saturazione". Cos'è la saturazione e perché è brutta raggiungere la saturazione?

inductor inductance saturation

— Skyler
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Non è sempre una brutta cosa. Ad esempio, un magnetometro fluxgate non funzionerebbe senza saturazione.

— Phil Frost,

Inoltre, i post-regolatori di amplificatori magnetici negli alimentatori a commutazione si basano sul controllo del punto di saturazione di un induttore per post-regolare il ciclo di lavoro del treno di impulsi, per ottenere una buona regolazione incrociata sugli avvolgimenti non regolati.

— Adam Lawrence,

Sono gli x giri attuali che sono troppo per il core. 1A con dieci turni satura fino a 10A con un giro. Inoltre, è necessario tenere conto della lunghezza del campo magnetico attraverso il nucleo. Maggiore è la lunghezza, minore è l'intensità del campo magnetico, H è. H = amp * giri / lunghezza

— Andy aka

Perché questa domanda non ha una risposta accettata?

— Daniel Tork,

Risposte:

La risposta di Rawbrawb non spiega il meccanismo reale con cui si verifica la saturazione, che è abbastanza facile da capire:

Aiuta a capire innanzitutto come i materiali generano campi magnetici. Un modo semplice di pensare a questo è come ogni atomo sia un piccolo ciclo di corrente che genera un campo magnetico.

Un materiale magnetico ha un numero enorme di questi anelli. Questi anelli tendono ad allinearsi in "domini magnetici", che sono aree microscopiche in cui tutti gli anelli sono allineati. In un materiale non smagnetizzato, le direzioni dei domini sono distribuite casualmente e quindi non esiste un campo magnetico netto.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

L'applicazione di un campo magnetico a un materiale ferromagnetico inizierà ad allineare i domini magnetici, determinando un campo magnetico "indotto" dal materiale. L'aumento del campo magnetico applicato aumenterà la quantità di allineamento dei domini magnetici, e quindi aumenterà il campo magnetico indotto. Questo è in genere molto non lineare. Ad un certo punto, il campo magnetico applicato allinea TUTTI i domini e non è più possibile aumentare il campo magnetico dal materiale. Questo stato è noto come "saturazione".

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— Skaevola
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Abbastanza sicuro di voler dire che i domini magnetici sono _micro_scopic. O hai degli occhi davvero belli :)

— Phil Frost,

Haha, buona cattura

— Skaevola,

L'immagine è di NdFeB, un magnete permanente. In NdFeB, i domini magnetici hanno le dimensioni di un cristallo: ogni cristallo è un dominio magnetico. La fotografia è una fotografia dei cristalli metallici nell'NdFeB, poiché non esiste un modo diretto per fotografare domini magnetici. Nei magneti morbidi, i cristalli sono molto più grandi (visibili all'occhio) e, non smagnetizzati, i domini magnetici sono molto più piccoli dei cristalli. Quando i magneti morbidi vengono ingranditi, i domini magnetici allineati crescono fino alla dimensione dei cristalli e i domini non allineati si restringono

— David

Per capirlo devi prima capire il ruolo della permeabilità nei campi magnetici. Quando si ha un materiale in un campo magnetico che ha una permeabilità maggiore, intensifica il campo. Quindi un dispositivo che ha un materiale ad alta permeabilità avrà un'induttanza maggiore rispetto allo stesso dispositivo ma senza il materiale. Questa è una buona proprietà perché ti consente di avere componenti con valori più alti in meno volume.

_{(fonte: material-sys.com )}

Esiste spesso un limite all'intensità del campo magnetico che tali materiali possono supportare. I meccanismi per come perdono (o diminuiscono) la loro permeabilità differiscono a seconda del materiale. Ma c'è un limite oltre il quale scende la permeabilità. È a questo punto (Hm, Bm) che si dice che il materiale è saturo, il che è una buona analogia a come l'acqua satura uno straccio. Tranne che in questo caso, spesso lo straccio perde la capacità di trattenere parte dell'acqua che ha già assorbito, quindi non un'analogia esatta.

Esistono due pericoli principali di questo:

Il valore dell'induttanza o dell'induttanza di collegamento non segue una buona relazione, pertanto i parametri in base ai quali è progettato il circuito potrebbero spostarsi (se questa saturazione non è intenzionale). Ma alcuni progetti di circuiti si basano sul suo effetto per svolgere i loro ruoli.
In alcuni materiali, la permeabilità scende molto. Ciò significa che le linee di campo magnetico esistenti ora devono trovare un posto dove stare e di conseguenza "saltano fuori" dal materiale centrale supportando rapidamente il volume intorno al dispositivo. Queste linee di campo in rapida espansione possono interferire con altri dispositivi magnetici e sono anche una fonte di interferenza elettromagnetica (EMI).

Gli induttori d'aria hanno valori di induttanza molto più bassi ma non mostrano questo effetto di saturazione.

— segnaposto
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