揭示：電子變壓器的磁性基本現(xiàn)象

磁性材料的反磁化過(guò)程：

現(xiàn)在，讓我們假設(shè)把磁性材料逐步磁化，隨著磁場(chǎng)的增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度也增加，一直到飽和。整個(gè)磁化過(guò)程可以用圖中的曲線O-a-b-c表示。

然后逐步減小外磁場(chǎng)，材料會(huì)發(fā)生什么情況？不難想象，外磁場(chǎng)減小，肯定會(huì)使材料的磁感降低，但有趣的是，磁感并不沿c-b-a原路返回，而是沿曲線c-d-e降低。也就是說(shuō)，在從飽和點(diǎn)減小外磁場(chǎng)時(shí)，相應(yīng)的磁感要高于初始磁化時(shí)的磁感，似乎是磁感的減小比磁場(chǎng)的降低「落后」或者「滯后」了。磁性材料的這種特性稱為磁滯現(xiàn)象。磁滯現(xiàn)象是磁性材料的一個(gè)極其重要的特征。

由于磁滯現(xiàn)象，如果磁性材料從飽和點(diǎn)撤掉外磁場(chǎng)，也就是說(shuō)使外磁場(chǎng)返回到零，那么材料的磁感不能同時(shí)降低到零，而是仍然存在一部分磁感Br，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱剩磁。之所以存在剩磁現(xiàn)象，是因?yàn)橥獯艌?chǎng)減小后，材料內(nèi)部的磁矩不能完全轉(zhuǎn)回原來(lái)的方向，而是由于種種阻力會(huì)停留在先前的某個(gè)方向。這就是所謂的不可逆磁化。只有在極低的磁場(chǎng)中材料才可能發(fā)生完全的可逆磁化，一般情況下的磁化都不是完全可逆的。

那么，如果現(xiàn)在有意地想讓磁感返回到零，應(yīng)該任何做呢？可以推斷，應(yīng)該對(duì)材料施加反向磁場(chǎng)。不錯(cuò)，施加反向磁場(chǎng)，磁感就會(huì)進(jìn)一步降低，并且在某個(gè)特征磁場(chǎng)Hc處磁感恰好為零，這個(gè)磁場(chǎng)稱為矯頑力。如果繼續(xù)增大反向磁場(chǎng)，磁感則也會(huì)反向，并且隨著反向磁場(chǎng)的增大而逐漸趨向反向飽和g點(diǎn)。同樣，從g點(diǎn)逐漸降低反向磁場(chǎng)，磁感會(huì)沿曲線g-h-i飽和，最后又到達(dá)正向飽和c點(diǎn)。

這樣，外磁場(chǎng)正負(fù)變化一周，磁感會(huì)沿c-d-e-f-g-h-i-j-c變化一周，這條閉合曲線稱為磁滯回線。磁滯回線所包含的面積代表外磁場(chǎng)對(duì)材料做的功，也就是所消耗的能量，稱為磁滯損耗。

磁性材料的動(dòng)態(tài)磁化及常用性能指針：

如果磁性材料處于變化的磁場(chǎng)中，那么它們的磁化過(guò)程和靜態(tài)磁化相比會(huì)發(fā)生某些有趣的變化。

首先，在動(dòng)態(tài)磁化時(shí)，材料的導(dǎo)磁率發(fā)生變化。我們已經(jīng)知道，在反復(fù)磁化時(shí)，材料內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是落后于磁場(chǎng)的變化，稱為磁滯。假設(shè)動(dòng)態(tài)磁化時(shí)的磁場(chǎng)是按照正弦變化的，磁滯現(xiàn)象在動(dòng)態(tài)磁化時(shí)表現(xiàn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度總是比磁場(chǎng)的變化落后一個(gè)相位，其直接后果就是材料的導(dǎo)磁率變成了一個(gè)復(fù)數(shù)。這個(gè)導(dǎo)磁率分成兩部分：一是和磁場(chǎng)方向（或者說(shuō)相位）相同的部分，稱為復(fù)數(shù)導(dǎo)磁率的實(shí)部，又稱為彈性導(dǎo)磁率，它代表材料磁化時(shí)所能夠儲(chǔ)存的能量；二是和磁場(chǎng)相位成90度的部分，稱為復(fù)數(shù)導(dǎo)磁率的虛部（損耗導(dǎo)磁率），它代表材料在動(dòng)態(tài)磁化時(shí)所消耗的能量。

其次，材料在動(dòng)態(tài)磁化時(shí)將產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致渦流損耗。渦流損耗在軟磁材料中是有害的。為了減小渦流損耗，在制造變壓器鐵芯時(shí)，一般都把材料做成多層相迭的、相互絕緣的薄片。由于鐵芯由薄片組成，而薄片之間又絕緣，鐵芯薄片在動(dòng)態(tài)磁化時(shí)產(chǎn)生的為了就會(huì)被限制在薄片內(nèi)部。如果鐵芯由一整塊材料做成，那么由于鐵芯材料所組成的導(dǎo)體回路很大，渦流將很嚴(yán)重。另外，動(dòng)態(tài)磁化時(shí)渦流的大小還與鐵芯材料的電阻率有關(guān)。例如，鐵氧體做成的鐵芯雖然是一個(gè)整體，但是它的電阻率極大，因此渦流損耗仍然可以很低。

根據(jù)動(dòng)態(tài)磁化時(shí)磁場(chǎng)的種類，動(dòng)態(tài)磁化也有很多方式。

最普通磁化場(chǎng)是正弦波。如果磁場(chǎng)比較低，材料還沒(méi)有磁化到飽和，那么這時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的波形也是正弦波，這樣，動(dòng)態(tài)磁滯回線就是一個(gè)橢圓，如圖所示。如果磁場(chǎng)較大，導(dǎo)致材料飽和，那么這時(shí)的磁滯回線將不再是橢圓，而是會(huì)發(fā)生變形：磁場(chǎng)變成有尖峰的形狀，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的波形則成為平頂，整個(gè)磁滯回線和靜態(tài)飽和的磁滯回線相似。

在某些場(chǎng)合（例如單端脈沖變壓器），材料所受的磁化場(chǎng)是單方向的方波脈沖，此時(shí)的磁滯回線如右圖所示。此外，有些材料受到交直流磁場(chǎng)的共同影響，稱為交直流迭加磁化，此時(shí)的磁滯回線會(huì)變得不對(duì)稱。