Относительная магнитная проницаемость

Для оценки влияния магнитных свойств магнитопровода на величину магнитной индукции в нем сравним магнитное состояние двух магнитных цепей, содержащих одинаковые обмотки, но магнитопроводы которых выполнены из различных материалов. У первой магнитопровод - из ферромагнитного материала, у второй - из вакуума. Если одинаково изменять силу тока в обмотках (а следовательно величину напряженности Н) и измерять величину магнитной индукции в магнитопроводах В₁ и В₂, то можно построить зависимости В(Н), приведенные на рисунке.

При одинаковом токе I, а следовательно одинаковой напряженности Н₀, значения магнитной индукции в ферромагнитном магнитопроводе В_ФММ и в вакууме В₀ резко отличаются. Магнитная индукция в ферромагнитном кольце в сотни и тысячи раз больше, чем в вакууме. Величину

называют относительной магнитной проницаемостью. Она отражает качество материала, т.е. его способность увеличивать и «проводить» магнитный поток.

Магнитная индукция в неферромагнитном материале пропорциональна напряженности магнитного поля:

где ₀ - магнитная постоянная.

Петля магнитного гистерезиса

Различные ферромагнитные материалы обладают неодинаковой способностью проводить магнитный поток. Основной характеристикой ферромагнитного материала является петля магнитного гистерезиса В(Н). Эта зависимость определяет значение магнитной индукции, которая будет возбуждена в магнитопроводе из данного материала при воздействии некоторой напряженности поля.

Если в обмотке медленно изменять значение тока I, то фиксируя соответственно В и Н в магнитопроводе, можно получить петлю магнитного гистерезиса, характеризующую материал магнитопровода.

Направление перемещения точки В(Н) по петле показано стрелкой.

Если процесс циклического перемагничивания повторять при разных амплитудных значениях тока, то получим семейство петель магнитного гистерезиса. При некотором максимальном значении тока, а значит Н_max, площадь петли гистерезиса практически не увеличивается. Наибольшая по площади петля называется предельной петлей гистерезиса.

Кривая, соединяющая вершины петель 0аА, называется основной кривой намагничивания.

Ферромагнитные материалы, обладающие узкой петлей гистерезиса, объединяют в группу магнитомягких материалов. Сюда относят: технически чистое железо, углеродистые листовые электротехнические стали, железо-никилиевые сплавы (пермаллои) и т.д.

Вторую группу ферромагнитных материалов образуют материалы с широкой петлей магнитного гистерезиса - магнитотвердые материалы. Их используют для изготовления постоянных магнитов. Их особенность заключается в способности сохранять намагниченное состояние после воздействия внешней магнитодвижущей силы.

Магнитные цепи электротехнических устройств постоянного тока

В технике широко используют различные электромагнитные механизмы. Одни из них преобразуют электрическую энергию в механическую (электродвигатели, реле, электроизмерительные механизмы), другие создают магнитные поля с необходимыми характеристиками.

Магнитной цепью называют совокупность магнитопровода, образующего замкнутый путь магнитному потоку, и элементов возбуждающих магнитное поле (обмотки с током, постоянные магниты).

Магнитная цепь предназначена для создания в рабочем объеме электротехнического устройства магнитного поля требуемой интенсивности, конфигурации и направления.

При анализе магнитных цепей нужно различать путь основного магнитного потока Ф и потокосцепление рассеяния Ф_d, образованного магнитными линиями вне ферромагнитного материала. Необходимо представлять конфигурацию магнитного поля в рабочем объеме (поля выпучивания).

Классификация магнитных цепей

Магнитные цепи могут быть однородными (все участки магнитопровода из одного ферромагнитного материала) и неоднородными (например, с воздушным зазором).

Магнитные цепи бывают разветвленными и неразветвленными, симметричными и несимметричными.