2. Поняття магнітного гістерезису та його характеристики

Властивості феромагнітних матеріалів прийнято характеризувати залежністю магнітної індукції B від напруженості магнітного поля H.

Як приклад, розглянемо котушку із змінним струмом, навиту на феромагнітне осердя (рис. 1, а). При намагнічуванні феромагнетику із збільшенням напруженості поля Н (із збільшенням струму в котушці) все більша кількість доменів розвертається вздовж зовнішнього магнітного поля Н, що збільшує магнітну індукцію В (рис. 1, б (точка “а”)). Потім приріст магнітної індукції зменшується за рахунок того, що вже всі домени феромагнетику повернулися вздовж магнітного поля Н і наступає стан магнітного насичення (рис. 1, б (точка “b”)). При зміні струму (за величиною і напрямком) в котушці відбувається перемагнічування осердя. Так, при зменшенні струму напруженість Н цього струму зменшується, магнітна індукція В теж зменшується, але за кривою, яка не співпадає з кривою початкового намагнічування (0аb) і при Н=0 В=В_r (рис. 1, б).

Розмагнічування осердя якби запізнюється порівняно із зменшенням напруженості поля Н. Це явище називається магнітним гістерезисом, а значення В_r – остаточною індукцією.

Значення напруженості поля Н_с, необхідне для повного розмагнічування феромагнетику (В=0), називається коерцитивною силою.

Одержаний при перемагнічуванні речовини графік (рис. 1,б) називається петлею гістерезису.

Рис.1. Петля гистерезиса.

Перемагнічування феромагнетику супроводжується рухом його доменів. В результаті осердя нагрівається, що приводить до втрат енергії, які називаються втратами на гістерезис.

Втрати потужності в магнітопроводі (у сталі) P_ст включає в себе втрати на гістерезис P_г і втрати від вихрових струмів P_в, що наводяться змінним магнітним потоком в металі магнітопродводу

P_ст=P_г+ P_в

3. Класифікація феромагнітних матеріалів

Всі феромагнітні матеріали, що застосовуються в електротехніці, діляться на три основні групи:

• магнетом’ягкі, H_c<0,05÷0,01 А/м

• магнетотверді H_c>20÷30 кА/м

• матеріали спеціального призначення.

Характерною властивістю магнетом’ягких матеріалів є їх здатність намагнічуватися до насичення вже в слабких полях. Вони мають високу магнітну проникність і малі втрати на перемагнічування (вузьку петлю гістерезису), малу коерцитивну силу.

Магнітом’ягкі матеріали застосовуються для виготовлення магнітопроводів електричних машин, трансформаторів, електричних апаратів та тощо.

До магнітом’ягких матеріалів відносяться технічно чисте залізо (низько вуглецева електротехнічна сталь, електролітичне і карбонільне залізо), електротехнічні сталі (сплав заліза та кремнію), пермалої (сплав різного процентного вмісту заліза й нікелю і, крім того, леговані молібденом, хромом, нікелем, алюмінієм тощо), ферити.

Магнітотверді матеріали – це матеріали, що характеризуються великою коерцитивної силою і залишкової індукцією.

Використовуються для виготовлення постійних магнітів різного призначення.

До них відносяться: вуглецеві, вольфрамові, хромисті, кобальтові сталі, коерцитивної сила яких дорівнює 5000...13000 А/м, а залишкова індукція - 0,7...1,0 Т.

Мають ковкістю, піддаються прокатці і механічній обробці.

Магнітотверді матеріалами є також сплави з різним вмістом заліза, алюмінію, нікелю, кремнію, кобальту.

Вони називаються альні, альнісі, альнико, магнико та ін.

Володіють прекрасними магнітними властивостями.

Їх коерцитивної сила дорівнює 20000 ... 60000 А / м, а залишкова індукція - 0,2 ... 2,25 Т.

Магніти з цих сплавів виготовляються відливанням і обробляються тільки шліфуванням.

8