剩磁

概念定义

剩磁（remanence）是铁磁性材料经过磁化后，在外加磁场减弱或撤除时仍然保留的磁性。在电力系统领域，剩磁通常指材料达到磁饱和后，当磁场强度H降至零时仍保持的磁感应强度，以符号Br表示。Br对应磁滞回线在H为零处的磁感应强度值，也称剩余磁通密度。

铁磁材料的磁化状态不会在外加磁场撤除后立即回到初始状态。铁芯完成磁化并进入退磁过程时，其磁通密度沿磁滞回线下降；当外加磁场强度减至零，磁通密度仍停留在Br位置，由此形成剩磁。铁芯的磁矫顽力特性会影响这一剩余状态。

在开关变压器中，直流脉冲使铁芯磁化。脉冲结束后，磁通密度沿退磁曲线返回Br位置，而不是直接降至零。经过多次脉冲后，剩磁对应的Br与最大磁通密度Bm之间可形成动态平衡，因此每次脉冲开始前的铁芯磁化状态可能并非零磁通状态。

剩磁现象主要通过磁滞回线、磁场强度H、磁感应强度B、剩磁Br、最大磁通密度Bm及磁矫顽力等量描述。H表示施加于材料的磁场强度，B反映材料中的磁感应状态；当H降至零时，磁滞回线上对应的B值就是Br。Br与Bm的比值可用于描述退磁后保留的磁通密度相对于最大磁通密度的程度。

铁芯结构也会影响剩磁特性。铁芯气隙长度与Br/Bm比值有关，增大气隙可使该比值减小。材料处理方式同样会改变剩磁表现，例如纳米晶合金经过磁场处理后，Br可达到0.9Bs，其中Bs表示饱和磁感应强度；这类材料可用于互感器铁芯。

剩磁是变压器、开关变压器和电流互感器等铁芯设备中的重要磁性现象。设备运行或检测时，铁芯经历磁化、饱和及退磁过程，撤除外加磁场后仍可能保留剩余磁通密度。

电流互感器的二次侧开路可能使铁芯进入饱和状态，并增大剩磁。较大的剩磁会改变铁芯后续磁化过程，从而降低电流互感器的测量精度。对互感器铁芯而言，材料特性、磁场处理和气隙设计均与剩磁水平相关。