Основные свойства и характеристики магнитных материалов

МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Магнитные материалы имеют особое значение и применение в электротехнике, поэтому рассмотрим подробнее их магнитные свойства. Для практики большое значение имеют свойства ферромагнетиков, выявляющиеся в процессе их намагничивания. Проследим эти свойства на опыте, измеряя напряженность магнитного поля (Я) и магнитную индукцию (В) катушки со стальным сердечником (рис. 5.6).

Схема проведения опыта с катушкой на магнитном сердечнике

Рис. 5.6. Схема проведения опыта с катушкой на магнитном сердечнике

С ростом напряженности поля магнитная индукция в сердечнике увеличивается по кривой 0—1 (рис. 5.7). Получив состояние магнитного насыщения сердечника (7, рис. 5.7), начнем уменьшать напряженность внешнего магнитного поля. Магнитная индукция будет уменьшаться по кривой 7—2, которая не совпадает с кривой первоначального намагничивания. При снятии внешнего поля (7/ = 0) магнитная индукция имеет остаточное значение Вг. Размагничивание сердечника как бы запаздывает по сравнению с уменьшением напряженности магнитного поля. Это явление называется магнитным гистерезисом и объясняется тем, что при 77 = 0 магнитные моменты определенной части доменов сердечника сохранили приобретенное при намагничивании направление, т. е. результирующий магнитный момент объема сердечника (всех доменов) не уменьшился до нуля.

Изменим направление тока в катушке на противоположное и, следовательно, направление внешнего поля в сердечнике на обратное и будем увеличивать Я; В будет уменьшаться до нуля (отрезок кривой 2—5), а затем изменит направление на обратное.

Величину напряженности поля Нс, необходимую для уничтожения поля в сердечнике, называют коэрцитивной (задерживающей) силой. В точке 3 внешнее поле скомпенсировало остаточное поле намагниченности сердечника. Дальше индукция в сердечнике изменяется по участку 3—4 кривой, пока не наступит насыщение (в точке 4 Аналогично можно получить данные и начертить нижнюю часть графика 4—5—6—1. Полученную таким образом замкнутую кривую В = f(H) называют предельной петлей магнитного гистерезиса.

График петли гистерезиса

Рис. 5.7. График петли гистерезиса

Циклическое перемагничивание ферромагнитного сердечника в области значений Ви Л/, меньших тех, которые соответствовали полному насыщению, также образует петлю гистерезиса, полностью заключенную внутри предельной петли гистерезиса. Ряд таких петель гистерезиса изображен на рисунке 5.8. Кривую 0—1—2—3—4, проведенную через вершины всех петель гистерезиса, называют основной кривой намагничивания. Она проходит близко к кривой первоначального намагничивания, но не совпадает с ней.

Площадь гистерезисных петель в промежуточных и предельном состояниях (рис. 5.9) характеризует рассеивание электрической энергии в виде тепла в магнитном материале в процессе его перемагничивания, т. е. потери на гистерезис, которые зависят от свойств и объема материала, а также от частоты тока. Эти потери объясняются трением стенок доменов при их начальном намагничивании и перемагничивании.

Петли гистерезиса при различных значениях напряженности внешнего магнитного поля

Рис. 5.9. Петли гистерезиса при различных значениях напряженности внешнего магнитного поля

При перемагничивании магнитных материалов в них возникают дополнительные потери, выделяемые в виде тепла, от вихревых токов, которые возникают при изменении направления и напряженности магнитного поля. Они зависят от удельного электрического сопротивления, объема и геометрических размеров образца материала, а также от частоты в квадратичной зависимости. Поэтому потери на вихревые токи на высоких частотах могут превосходить потери на гистерезис.

Для характеристики поведения магнитных материалов в магнитном поле напряженностью Н кроме относительной магнитной проницаемости ц = В / (ц0Я0) пользуются и понятием абсолютной магнитной проницаемости:

иа = в/н.

Подставляя в эту формулу конкретные значения В и Н, получают конкретные значения магнитной проницаемости, применяемые в технике, например, начальнуюн — определяется при очень слабых полях, примерно 0,1 А/м) и максималъ-"УО

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >