Ферромагнитные материалы и их характеристики

Зависимость В(Н) для ферромагнитных материалов не имеет точного аналитического выражения, поэтому для каждого ферромагнитного материала эту зависимость изображают в виде кривой намагничивания В(Н), определяемой экспериментально.

Впервые зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля была установлена в 1871 г. русским физиком А. Г. Столетовым и опубликована в его докторской диссертации "Исследование о функции намагничивания мягкого железа". Эта работа послужила основой для расчета электрических машин и сыграла громадную роль в развитии электротехники.

Если ток в обмотке кольцевого магнитопровода, изготовленного из ферромагнитного материала, плавно изменять в пределах от положительного максимального значения +Imах до отрицательного максимального значения -Imax и от -Imах до +Imах, то зависимость индукции от напряженности магнитного поля получается в виде петли, называемой петлей магнитного гистерезиса. Эта петля в первом цикле намагничивания и размагничивания не замкнута. При повторных изменениях тока в тех же самых пределах получается ряд петель, которые сначала отличаются друг от друга. После ряда циклов перемагничивания получается симметричная петля (рис. 24.1).

Каждый из отрезков, отсекаемых петлей гистерезиса на оси ординат, определяет остаточную индукцию (Вr и - Вr), а каждый отрезок, отсекаемый той же петлей на оси абсцисс,- коэрцитивную (задерживающую) силу (Hс и -Hс). Часть петли, лежащая во втором квадранте, ограниченная изменением индукции от +Вr и H=0 до В=0 и H=-Hс, называется кривой размагничивания или спинкой кривой намагничивания. Этой кривой пользуются при расчете постоянных магнитов. Основной кривой намагничивания называют геометрическое место вершин замкнутых симметричных гистерезисных петель при различных максимальных значениях тока Imах (штриховая линия на рис. 24.2).

На рис. 24.3 показаны основные кривые намагничивания В(Н) различных марок электротехнических сталей.

Для расчета цепей с постоянными магнитами имеют большое значение так называемые частные гистерезисные циклы, одна из вершин которых лежит на кривой размагничивания (рис. 24.1). Обычно петли этих циклов очень узки и в расчетах могут быть заменены прямыми линиями, проходящими через вершины частных гистерезисных циклов. Отношение магнитной индукции DВ к напряженности DН частного гистерезисного цикла называется коэффициентом возврата

Для характеристики свойств стали пользуются еще понятием абсолютной или относительной магнитной проницаемости, представляющей собой нелинейную функцию напряженности магнитного поля. Примеры характеристик В(H) и для магнитно-мягких материалов приведены на рис. 24.4. Графики даны для пяти материалов: 1 - особо чистое железо; 2 - 99,98 % Fe; 3 - пермаллой (78% Ni); 4 - технически чистое железо (99,92 % Fe); 5 - никель. Примеры спинки характеристик В(H) для магнитнотвердых материалов приведены на рис. 24.5. Графики даны для шести материалов: 1 - ЮНДК - 25 БА [Аl + Ni + Cu + Co(25%) + Nb]; 2- ЮНДК 35 (Т5БА); 3 - ПЛК78; 4 -РrСо5; 5 - SmCo5; 6 - 25БА.

Рис. 24.1

Рис. 24.2

Рис. 24.3

Рис. 24.4

Рис. 24.5

Дополнительно по теме