Qu'est-ce que la saturation dans une inductance

J'ai entendu beaucoup de temps que "le noyau n'est pas assez grand pour gérer le courant et atteindra la saturation". Qu'est-ce que la saturation et pourquoi est-ce une mauvaise chose d'atteindre la saturation?

inductor inductance saturation

— skyler
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Ce n'est pas toujours une mauvaise chose. Par exemple, un magnétomètre à fluxgate ne fonctionnerait pas sans saturation.

— Phil Frost

De plus, les post-régulateurs à amplificateur magnétique dans les alimentations à découpage reposent sur le contrôle du point de saturation d'une inductance pour post-réguler le rapport cyclique du train d'impulsions, afin d'obtenir une bonne régulation croisée sur les enroulements non régulés.

— Adam Lawrence

Ce sont les x tours actuels qui sont trop pour le noyau. 1A avec dix tours sature autant que 10A avec un tour. Vous devez également tenir compte de la longueur du champ magnétique à travers le noyau. Plus la longueur est longue, moins l'intensité du champ magnétique, H est. H = ampli * tours / longueur

— Andy aka

Pourquoi cette question n'a-t-elle pas de réponse acceptée?

— Daniel Tork

Réponses:

La réponse de Rawbrawb n'explique pas le mécanisme réel par lequel la saturation se produit, ce qui est assez facile à comprendre:

Il permet d'abord de comprendre comment les matériaux génèrent des champs magnétiques. Une façon simple de penser à cela est que chaque atome est une petite boucle de courant qui génère un champ magnétique.

Un matériau magnétique contient un grand nombre de ces boucles. Ces boucles ont tendance à s'aligner sur des "domaines magnétiques", qui sont des zones microscopiques où toutes les boucles sont alignées. Dans un matériau non magnétisé, les directions des domaines sont distribuées de façon aléatoire et il n'y a donc pas de champ magnétique net.

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L'application d'un champ magnétique à un matériau ferromagnétique commencera à aligner les domaines magnétiques, entraînant un champ magnétique "induit" par le matériau. L'augmentation du champ magnétique appliqué augmentera la quantité d'alignement des domaines magnétiques et augmentera ainsi le champ magnétique induit. Ceci est généralement très non linéaire. À un moment donné, le champ magnétique appliqué aligne TOUS les domaines et il n'est plus possible d'augmenter le champ magnétique du matériau. Cet état est appelé "saturation".

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— Skaevola
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Je suis sûr que vous voulez dire que les domaines magnétiques sont _micro_scopic. Ou, vous avez vraiment de bons yeux :)

— Phil Frost

Haha, bonne prise

— Skaevola

L'image est de NdFeB, un aimant permanent. Dans NdFeB, les domaines magnétiques sont chacun de la taille d'un cristal: chaque cristal est un domaine magnétique. La photographie est une photographie des cristaux métalliques dans le NdFeB, car il n'y a aucun moyen direct de photographier les domaines magnétiques. Dans les aimants mous, les cristaux sont beaucoup plus gros (visibles à l'œil nu) et, non magnétisés, les domaines magnétiques sont beaucoup plus petits que les cristaux. Lorsque les aimants mous sont magnatisés, les domaines magnétiques alignés atteignent la taille des cristaux et les domaines non alignés rétrécissent

— David

Pour comprendre cela, vous devez d'abord comprendre le rôle de la perméabilité dans les champs magnétiques. Lorsque vous avez un matériau dans un champ magnétique qui a une perméabilité plus élevée, il intensifie le champ. Ainsi, un appareil qui a un matériau à haute perméabilité aura une inductance plus élevée que le même appareil mais sans le matériau. C'est une bonne propriété car elle vous permet d'avoir des composants de plus grande valeur en moins de volume.

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

Il y a souvent une limite à l'intensité du champ magnétique que ces matériaux peuvent supporter. Les mécanismes de perte (ou de diminution) de leur perméabilité diffèrent selon le matériau. Mais il y a une certaine limite au-dessus de laquelle la perméabilité chute. C'est à ce point (Hm, Bm) que le matériau est dit saturé, ce qui est une bonne analogie avec la façon dont l'eau sature un chiffon. Sauf dans ce cas, le chiffon perd alors souvent la capacité de retenir une partie de l'eau qu'il a déjà absorbée, donc ce n'est pas une analogie exacte.

Il y a deux principaux dangers à cela:

La valeur de l'inductance ou de l'inductance de liaison ne suit pas une bonne relation, de sorte que les paramètres sous lesquels le circuit est conçu peuvent changer (si cette saturation n'est pas intentionnelle). Mais certaines conceptions de circuits comptent sur son effet pour accomplir leurs rôles.
Dans certains matériaux, la perméabilité chute beaucoup. Cela signifie que les lignes de champ magnétique existantes doivent maintenant trouver un endroit où se trouver et, par conséquent, elles "sautent" hors du matériau central supportant rapidement le volume autour de l'appareil. Ces lignes de champ en expansion rapide peuvent interférer avec d'autres appareils magnétiques et sont également une source d'interférences électromagnétiques (EMI).

Les inductances à air ont des valeurs d'inductance beaucoup plus faibles mais ne présentent pas non plus cet effet de saturation.

— espace réservé
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