Лаб2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

отчет

по лабораторной работе №2

Тема: Исследование частотной зависимости

начальной магнитной проницаемости

по дисциплине: Магнитные материалы и приборы

Студенты гр.3206		Гриневич А. Д. Дюнов И. А. Задорина В. С Корепанов Д. М.
Преподаватель		Тареев К. Г.

Санкт-Петербург

2025 г.

Цель: изучение влияния частоты внешнего магнитного поля на начальную магнитную проницаемость магнитомягких сплавов и магнитомягких ферритов различных марок.

B области слабых магнитных полей при H → 0 одним из основных параметров магнитомягких материалов является начальная магнитная проницаемость μ_н. Частотный диапазон использования тех или иных магнитных материалов ограничивается частотами, при которых наблюдается заметное уменьшение μ_н по сравнению с её низкочастотным значением и одновременным увеличением магнитных потерь, которые можно отнести к так называемым дополнительным потерям.

Описание установки:

Начальная магнитная проницаемость кольцевых сердечников ферромагнитных и ферримагнитных материалов измеряется с использованием RLC-метра. Исследуемые образцы последовательно подключаются к измерительной схеме с помощью переключателя.

Наименования материалов и параметры катушек индуктивности с иссле- дуемым сердечником приведены в таблице 1:

Таблица 1 - Параметры катушек

Материал	Размер сердечника, D×d×h, мм	Число витков обмотки, n
Пермаллой 79 НМ	16×10×5	10
Aморфный сплав	20×15×6	10
20000 НМ	10×6×3	7
2000 НМ	7×4×1,5	15
2000 НН	7×4×1,5	15

Обработка результатов

Таблица 2 - Снятые значения импеданса

Рассматриваем магнитную проницаемость как комплексное число.

Формула для расчёта действительной составляющей:

Формула для расчёта мнимой составляющей:

Числа D,d, h и n берём из таблицы 1.

Проведём расчёт для первого снятого значения:

Остальные значения будут занесены в таблицу 3:

Таблица 3 - Расчитанные значения магнитной проницаемости

Рисунок 1 - График зависимости действительной части магнитной проницаемости от частоты внешнего поля

Рисунок 2 - График зависимости мнимой части магнитной проницаемости от частоты внешнего поля

Вывод

Полученные графики зависимости магнитной проницаемости от частоты внешнего поля показали, что с увеличением частоты, мнимая и действительная части уменьшаются. В случае тонких лент пермаллоя и аморфного сплава это связано с уменьшением проникновения магнитного поля в сердечник из-за вихревых токов. Для материалов 20000 НМ, 2000 НМ и 2000 НН причиной является инерция магнитных процессов: на больших частотах, векторы намагниченности внутри доменов не успевают полностью поменять своё направление.

Однако, как можно заметить, действительная часть магнитной проницаемости материалов 2000 НМ и 2000 НН вырастает на большой частоте, в отличие от других материалов. Можно предположить, что это происходит из-за нагрева материала, в следствие чего домены внутри становятся более подвижными и легче подвергаются изменению намагниченности.

Графики 2000 НМ и 2000 НН близки по форме, однако график действительной части 2000 НМ лежит выше. Различие происходит из-за их состава. 2000 НМ - низкочастотный марганец-цинковый материал, а 2000 НН - низкочастотный никель-цинковый. Исходя из графиков можно утверждать - марганец обладает лучшими магнитными свойствами.

Графики мнимой части магнитной проницаемости имеют схожую форму, каждый идёт на спад до какого то значения, после чего возрастает. Мнимая часть характеризует потери в материале, значит для каждого материала можно найти такую частоту работы, при которой потери будут минимальны.