3.3. Процес перемагнічування в змінному магнітному полі
Особливістю протікання процесу намагнічення в змінному полі є відставання зміни магнітної індукції У від зміни напруженості поля Н. Це явище називається гістерезисом.
В змінному магнітному полі вектор напруженості поля Н кожного півперіоду частоти поля змінює напрям на протилежний. Тому процес намагнічення, що характеризується залежністю B = f(H), буде циклічним протягом кожного періоду, а залежність B = f(H) буде замкнутою петлею, званою петлею гістерезису (мал. 2.3).
Рис. 2.3. Крива перемагнічування магнетика в змінному магнітному полі
При малих значеннях напруженості магнітного поля процес перемагнічування відбувається по кривих 1, 2, 3, які прийнято називати динамічними петлями гістерезису. Вершини цих петель утворюють криву, основну або первинну криву намагнічення, що є. Таким чином, геометричне місце вершин динамічних (симетричних) петель гістерезису при циклічному перемагнічуванні називається основною кривою намагнічення Коли напруженість магнітного поля Н відповідає насиченню, перемагнічування відбувається по граничній петлі гістерезису 4, площа якої максимальна. Особливістю граничної петлі гістерезису є те, що при збільшенні Н вище Нmax площа її не змінюється, а ростуть тільки безгістерезисні ділянки.
Гранична петля гістерезису має ряд характерних крапок, що дозволяють кількісно оцінювати властивості магнетика. Такими є:
коерцитивна сила ±Нc;
залишкова індукція ±Вr;
максимальна магнітна індукція ±Bmax;
напруженість магнітного поля при насиченні ±Hmax.
За площею петлі гістерезису можна судити про магнітні втрати, тобто про втрати енергії зовнішнього магнітного поля, які виражаються в нагріванні магнетика в процесі перемагнічування. Чим більше площа петлі гістерезису, тим більше магнітні втрати.
Причинами виникнення і складовими втрат є:
втрати на гістерезис PГ;
втрати на вихрові струми PВ;
додаткові втрати РД.
Найістотнішими видами втрат є втрати на гістерезис і вихрові струми. При перемагнічуванні відбуваються зсув меж доменів і обертання магнітних моментів, для чого потрібні витрати енергії зовнішнього поля. Це і є втрати на гістерезис, величина яких пропорційна частоті зовнішнього магнітного поля і для одиниці об'єму визначається співвідношенням
(7)
де f- частота, Гц; з - густина матеріалу, кг/м3; S - площа петлі гістерезису, Тл-А/м.
Втрати на вихрові струми, що виникають в провідних матеріалах, поміщених в змінне магнітне поле, явно пов'язані з нагрівом матеріалу відповідно до закону Джоуля-Ленца. Величина втрат пропорційна квадрату частоти зовнішнього магнітного поля, і для листового зразка питомі втрати визначаються співвідношенням
(8)
де γ - питома провідність (Ом-м)-1; d - товщина листа, м.
Повні втрати визначаються сумою всіх становлячих втрат в магнетику, тобто
P∑ =РГ+РВ+РД (9)