关于电感饱和的感性理解

Posted 2020-11-01 spencerrasp

　　在研究电感滤波时，经常纠结电感的选型，脱离学校有点久了，把之前关于电感的那点知识都丢了，以至于没想明白为什么电感会饱和，而导致电感饱和的恰恰是我想要保留的直流电流，把电感和电容的概念完全等同了，以为直流电流对电感毫无影响，其实是不对的。

 　　饱和电流首先不等于最大电流，对于直流电流，可以认为电感阻抗为0，选择饱和电流为1A的电感，不以为着总电流最大是1A，可以更大，只要电感线径支持。过大的电流意味着电感过饱和，电感就不是电感了，只是一段金属导体而已，因为饱和的电感不会对交流电流产生影响。

　　对于电感，最熟悉的莫过于电磁感应，磁生电电生磁，变化的磁场产生电场，但是并不是变化的电场产生磁场， 电场固然产生磁场，恒定的电场产生恒定的磁场，变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生电场，是这样一个关系。

　　 产生磁场的微观原理：电子围绕着原子外层轨道旋转，电子在每一层的旋转过程中都会产生微弱的磁场，每一层的磁场都是不一样的，所以方向也不同，但其中的作用力为零，没有磁性。当一线圈通电流，同样会产生磁场，磁力线穿过磁性材质以后，电子开始转动，线圈产生的磁力线被消除，线圈电流越加大，磁性材料电子就会更多改变的旋转方向，所有都会磁性材料电子旋转方向都相同时，磁饱和因此而产生。

　　产生磁饱和之后，如果交流电流（需要滤掉的部分）经过，正向电流（大于0）无疑会加深饱和程度，不会产生阻尼，负向电流（小于0），根据磁饱和的程度，有可能会产生一定的阻尼，总之都会影响滤波效果，更不用说不过0的交流电流成分了，起不到任何滤波作用。这有点像运放电流工作在放大区还是饱和区的问题。所以交流电流反而很难引起电感的饱和，至少不会一直饱和。而直流电流反而会让电感一直处于饱和状态。

　　　磁饱和可以认为是电感响应磁场的极限，磁场继续增大，电感不会对磁场的变化产生反应，磁通 =  L * I / N ,  因此往往电感越大，饱和电流越小。电感量与电感的物理特性有关L=μ×S*N^2/l ，L表示电感量、μ表示磁心的磁导率、S表示磁心的截面积、N表示线圈的匝数、l表示磁心的磁路长度，估计饱和磁通量的增加与L*I不成正比，于是导致了饱和电流与电感的反比例关系。由以上电感公式也可以看出为什么空心电感很难饱和而铁芯电感很容易饱和，空心电感μ很小，简单来说就是电感量很小，可以承受很大的电流而不饱和。