- •Магнитные элементы электронной техники
- •Введение
- •Глава 1 Электромагнетизм
- •Глава 2 Электромагнетизм. Процессы при перемагничивании ферромагнетиков Общие сведения
- •2.1 Единицы магнитных величин и магнитные свойства веществ
- •2.2 Строение атомов и кристаллов твердых веществ
- •2.3 Виды магнитных материалов по их магнитным свойствам
- •2.3.1. Диамагнетики
- •2.3.2. Парамагнетики
- •2.3.3 Ферромагнетики
- •2.3.4 Антиферромагнетики
- •2.4 Доменная структура и магнитная анизотропия ферромагнетиков
- •2.5. Кривые намагничивания и петли гистерезиса
- •Глава 3 Перемагничивание сердечника. Математическое моделирование. Общие сведения
- •3.1. Электрические и магнитные величины для сердечника
- •3.1.2.4. Необратимые процессы вращения самопроизвольной намагниченности.
- •3.1.2.5. Магнитная вязкость и скорость перемагничивания ферромагнетиков (не изучаем)
- •3.2. Моделирование сердечника и процессов в нем.
- •3.2.1. Методы моделирования процессов в сердечнике.
- •3.2.1.2. Эквивалентные преобразования ферромагнитных цепей (не изучаем)
- •2.2.1.4. Метод физического подобия. (не изучаем)
- •3.2.2. Основные упрощения и допущения.
- •3.2.2.1. Основные допущения при составлении моделей поля.
- •2.2.2.3. Методы численного моделирования электромагнитного поля (не изучаем)
- •2.2.2.4. Упрощенное моделирование. (не изучаем)
- •Глава 4 Трансформаторы Общие сведения
- •4.1. Трансформатор. Конструкция и принцип действия
- •4.1.1. Общие сведения
- •4.1.2. Конструкция трансформатора
- •Магнитопроводы трансформаторов
- •4.2. Типы трансформаторов
- •4.2.2.Специальные типы трансформаторов
- •4.3. Область применения трансформаторов
- •4.4. Потери и коэффициент полезного действия
- •4.6 Методика расчета трансформатора
- •Глава 6 Трансформаторные датчики. Индукционные преобразователи
- •6.1 Общие сведения
- •6.2 Трансформаторные датчики
- •6.2.1. Простейший трансформаторный датчик
- •6.3 Датчики
- •6.2.2. Датчик с перемещающимся якорем
- •6.2.3. Датчик с перемещающимся экраном.
- •6.2.4 Датчики с подвижной обмоткой
- •6.2.5. Дифференциальные трансформаторные датчики
- •6.2.6. Датчики с изменяемой площадью зазора.
- •6.2.7. Датчики с поворотной рамкой.
- •6.2.8. Датчик с распределенными магнитными параметрами
- •Глава 7 Магнитные накопители энергии - дроссели Общие сведения
- •7.1 Дроссели переменного тока
- •7.2 Сглаживающий дроссель
- •7.2.1.Применение и конструкция дросселя насыщения.
- •7.2.2 Электромагнитная и расчётная мощность сглаживающего дросселя.
- •7.4 Дроссели насыщения
- •Глава 8. Магнитные усилители (материал в методичке к лр)
- •8.1.4 Материалы магнитопроводов магнитных усилителей
- •Глава 9 Стандартизированные ряды магнитных элементов. Общие сведения
- •9.1. Унифицированные ряды шихтованных сердечников (шс).
- •9.2. Унифицированные ряды ленточных сердечников.
- •9.3. Прессованные сердечники.
- •9.4 Рекомендации по применению унифицированных рядов сердечников
- •Глава 10 Электромагниты постоянного и переменного тока Общие сведения
- •10.1 Электромагниты. Основные части электромагнитов.
- •10.2 Основные характеристики электромагнитов. Сравнение электромагнитов постоянного и переменного тока.
- •Электромагниты соленоидного типа
- •Трехфазные электромагниты.
- •Глава 11 Датчики тока и поля
- •11.1 Пояс роговского
- •11.2 Датчики тока на основе датчиков холла
- •11.2.1 Описание эффекта Холла
- •11.2.2. Датчики прямого усиления, основанные на эффекте Холла
- •11.2.3. Датчики компенсационного типа, основанные на эффекте Холла
- •Список используемой литературы
2.1 Единицы магнитных величин и магнитные свойства веществ
В электромагнитных устройствах автоматики, вычислительной и изммертельной техники воздействие на магнитный элемент производится либо магнитным полем тока, проходящего по проводнику или в обмотке, либо непосредственно магнитным полем (например, в феррозондах). Это магнитное поле является внешним по отношению к маг нитному сердечнику – основе электромагнитных элементов.
Внешнее магнитное поле линейного проводника с током I харак теризуется напряженностью магнитного поля (А/м):
H = I / (2r),
где r – расстояние от проводника до точки, в которой определяется напряженность.
Если ток проходит по обмотке с числом витков ,то он создает намагничивающую силу (н. с.) или магнитодвижущую силу (м. д. с.) (А):
F = I.
Если эта обмотка равномерно намотана на ферромагнитный сердечник с одинаковым сечением S по всей его длине l (например, на кольцевой сердечник), то напряженность магнитного поля в сердечнике (А/м):
H = I / l.
Под действием н. с. в сердечниках магнитных элементов созда ется магнитный поток Ф. Если магнитный поток Ф проходит по сердечнику с обмоткой, имеющей витков, то потокосцепление обмотки (Вб):
= Ф.
Наряду с напряженностью магнитное поле характеризуется магнитной индукцией В (Тл), определяемой для равномерного поля, выражением:
В = Ф / S,
где S – площадь, через которую проходит магнитный поток. Индуктивность (Гн):
L = / I.
В физике магнетизма часто используют систему СГСМ, в таблице. 2.1 приведены соотношения между единицами систем СИ и СГСМ.
Таблица 2.1 Соотношения между единицами систем СИ и СГСМ
Наименование величины |
Название единицы |
Сокращенное обозначение |
Связь с единицей |
Магнитный поток |
вебер |
Вб(Вс) |
1 Вб = 108 Мкс (максвелл) |
Магнитная индукция |
тесла
|
Тл (Вб/м2) |
1 Тл = 104 Гс (гаусс) |
Намагничивающая сила (магнитодвижущая сила) |
ампер (ампер-виток) ампер на метр |
А
|
1 А = 410-1 Гб (гильберт) |
Напряженность магнитного поля |
(ампер-виток на метр |
А/м |
1 А/м = 410-3 Э (эрстед) |
Индуктивность |
генри |
Гн (Вб/А) |
1 Гн = 109 см |
Магнитная постоянная 0 (магнитная проницаемость вакуума) представляет собой отношение магнитной индукции к напряженности магнитного поля в вакууме:
0 = В / H
и является физической константой, численно равной
0 = 410-7 Вб/м2м/А или Гн/м.
Напряженность внешнего магнитного поля не зависит от свойств среды (от свойств вещества), где создается магнитный поток. Магнитная же индукция определяется как напряженностью, так и свойствами среды (вещества), характеризующимися относительной магнитной проницаемостью (или просто магнитной проницаемостью), которая показывает, во сколько раз проницаемость вещества больше или меньше проницаемости вакуума.
Магнитная индукция в среде (веществе):
В = 0Н, (2.1)
где 0 = а – абсолютная магнитная проницаемость вещества.
По магнитным свойствам все вещества подразделяют на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики.
Чтобы понять магнитные свойства различных веществ, характерезуемые значением , и, в частности, материалов, которые применяют для изготовления сердечников электромагнитных элементов разных типов, необходимо знать строение атомов и кристаллов твердых тел.