Самостійна робота №4 Феромагнітні матеріали

Феромагнітні матеріали

Магнітні властивості феромагнітних матеріалів. Щоб експериментально досліджувати магнітні властивості феромагнітного матеріалу, необхідно всі виміри робити на зразку, у якому магнітне поле однорідне. Таким зразком може бути тороид, довжина магнітних ліній у якому багато більше його поперечних розмірів (тонкостінний тороид) і на який рівномірно навита обмотка із числом витків w.

При розрахунку напруженості й індукції магнітного поля в тонкостінному тороиде можна вважати, що всі магнітні лінії мають однакову довжину, рівну довжині середньої лінії. Кожному значенню напруженості Н магнітного поля в тонкостінному тороиде відповідає певна намагніченість феромагнітного матеріалу, а отже, і відповідне значення магнітної індукції В.

Якщо початковий магнітний стан матеріалу тонкостінного тороида характеризується значеннями, то при плавному наростанні струму одержимо нелінійну залежність В{Н), називану кривій первісного намагнічування. Починаючи з деяких значень напруженості Н магнітного поля індукція В у тонкостінному феромагнітному тороиде практично перестає збільшуватися й залишається рівної. Ця область залежності В(Н) називається областю технічного насичення. Якщо, досягши насичення, почати плавно зменшувати постійний струм в обмотці, тобто зменшувати напруженість поля, то індукція також почне зменшуватися.

Однак залежність В(Н) уже не збігається із кривої первісного намагнічування. Змінивши напрямок струму в обмотці й збільшивши його значення, одержимо нову ділянку залежності В{Н). При значних негативних значеннях напруженості магнітного поля знову наступить технічне насичення феромагнітного матеріалу.

Якщо продовжити експеримент: спочатку зменшувати струм зворотного напрямку, потім збільшувати струм прямого напрямку до насичення й т.д., то після декількох циклів перемагнічування для залежності В (Н) одержимо симетричну криву суцільна лінія. Цей замкнутий цикл В(Н) називається граничною статичною петлею гістерезису (або граничним статичним циклом гістерезису) феромагнітного матеріалу.

Якщо під час симетричного перемагнічування область технічного насичення не досягається, то симетрична крива В(Н) називається симетричною приватною петлею гістерезису феромагнітного матеріалу. Магнітно-тверді матеріали використовуються для виготовлення постійних магнітів, а магнітно^-м'які - для виготовлення муздрамтеатрів електротехнічних пристроїв, що працюють у режимі перемагнічування по граничному або приватному циклах.

Магнітно-м'які матеріали підрозділяються на три типи: магнітні матеріали із прямокутною граничною статичною петлею гістерезису; магнітні матеріали з непрямокутною граничною статичною петлею гістерезису магнітні матеріали з лінійними властивостями, у яких залежність В(Н) практично лінійна. Всі типи магнітних характеристик магнітно-м'яких матеріалів можуть бути отримані на зразках з феромагнітних сплавів або з феромагнітної кераміки (ферриты). Коштовна властивість ферритов на відміну від феромагнітних сплавів - їх високий питомий електричний опір

Розрахунок нерозгалуженого магнітного ланцюга. Завданням розрахунку нерозгалуженого магнітного ланцюга в більшості випадків є визначення МДС F= Iw, необхідної для того, щоб одержати задані значення магнітного потоку або магнітної індукції в деякій ділянці муздрамтеатру (найчастіше в повітряному зазорі.

Відповідно до першого методу, побудуємо вебер-амперну характеристику всього нерозгалуженого магнітного ланцюга, графічно складаючи по магнітній напрузі вебер-амперні характеристики двох її ділянок. При відомій по вебер-амперній характеристиці всього магнітного ланцюга визначимо робочу крапку А, тобто магнітний потік Ф, а по вебер-амперним характеристикам ділянок муздрамтеатру - магнітні напруги на кожному з них.

Відповідно до другого методу, побудуємо навантажувальну характеристику по рівнянню тобто пряму, що проходить через крапку F на осі абсцис і крапку на осі ординат. Тому що ця сила є наслідок взаємодії струму й магнітного поля, то вона називається електромагнітною силою. Електромагнітна сила пропорційна добутку струму, магнітної індукції В поля й довжини провідника, що перебуває в магнітному полі.

Вона залежить також від напрямку провідника зі струмом щодо напрямку вектора магнітної індукції В. У СИ електромагнітну силу можна використовувати для визначення одиниці магнітної індукції - тесла (Тл). 1 Тл дорівнює індукції однорідного магнітного поля, у якому на прямолінійний провідник довжиною 1 м зі струмом 1 А діє сила 1 Н. При цьому напрямок провідника утворить із напрямком магнітних ліній уголa.

Електромагнітні сили використовуються у всіх електродвигунах для створення обертаючого моменту. У генераторах вони створюють гальмовий момент, подоланий первинним двигуном. Електромагнітні сили виникають також між різними проводами зі струмами, наприклад між проводами двухпроводной лінії.

Електромагнітні сили. Така ж сила, але протилежного напрямку створюється дією магнітного поля струму проведення на проведення. Напрямок дії обох сил визначається правилом лівої руки. При зустрічному напрямку струмів проведення відштовхуються, при згодному - притягаються.

У нормальних умовах роботи електротехнічних пристроїв електромагнітні сили відносно малі. Але при коротких замиканнях у ланцюзі струми зростають у сотні разів, а електромагнітні сили, пропорційні квадрату струму, - у десятки тисяч разів. Це може викликати руйнування пристроїв.