Существенное влияние на эффект вытеснения оказывает частота переменного магнитного поля. Это объясняется тем, что с ростом частоты увеличивается ЭДС Евт, наводимая в элементарном контуре, так как значение ее прямо пропорционально частоте. Возрастание ЭДС приводит к увеличению вихревого тока и МДС Fвт. Поэтому на одном и том же расстоянии Z от поверхности образца (см. рис. 3.16) результирующая магнитодвижущая сила при большей частоте окажется меньше, чем при меньшей частоте намагничивающего тока. Следовательно, с ростом частоты глубина проникновения переменного магнитного поля уменьшается, что вызывает соответствующее снижение среднего значения индукции в образце.

На рис. 3.16 приведены зависимости Fp = f(Z) для двух значений частоты магнитного поля. Зависимость Fp2 = f(Z) соответствует большей частоте магнитного поля, чем у Fp1 = f(Z).

3.9.3. Потери на перемагничивание в переменном магнитном поле

Потери мощности на перемагничивание в переменном магнитном поле больше, чем в квазипостоянном поле. Это связано с тем, что в переменном магнитном поле помимо потерь на гистерезис существуют также потери от вихревых токов и добавочные потери.

Потери мощности на перемагничивание определяются следующим образом:

где потери мощности на гистерезис:

то же от вихревых токов:

где ϑ — коэффициент, зависящий от марки ферромагнетика; ξ — коэффициент, зависящий от марки ферромагнетика, толщины листа и формы образца; V — объем ферромагнитного образца; Pg — добавочные потери; n — коэффициент, значение которого определяется величиной индукции в ферромагнетике.

48

Коэффициент n принимает следующие значения:

Природа добавочных потерь полностью не выяснена. Эти потери связаны со структурой строения ферромагнетика, формой и размерами зерен вещества. При практических расчетах потерь их значение принимается примерно равным (0,2‒0,3) от суммы потерь на гистерезис и вихревые токи:

Pg = (0,2−0,3) (Pr + Pвт).

3.9.4. Потери на перемагничивание в переменном магнитном поле

Определение свойств ферромагнитных материалов может производиться двумя методами. Первый из них заключается в следующем. Изменяется частота магнитного поля, а индукция, создаваемая в образце, поддерживается неизменной ( f =Var , Bm = const ). При втором методе с изменением частоты поля поддерживается неизменной напряженность магнитного поля ( f =Var ,

Hm = const ).

Сувеличением частоты переменного магнитного поля, при условии по-

стоянства амплитуды магнитной индукции, в образце Bm = const форма динамической петли приближается к эллипсу, вытянутому по оси Н (рис. 3.17).

B

Bm=const

Рис. 3.17. Семейство динамических петель намагничивания

49

Площадь динамической петли с ростом частоты увеличивается пропорционально потерям мощности на перемагничивание.

Определив значения относительной магнитной проницаемости в вершинах семейства динамических петель намагничивания и потери на перемагничивание, можно построить зависимости μr = F(f ) и P = F(f ). Эти зависимости приведены на рис. 3.18.

µr P

Рис. 3.18. Зависимости μr = F(f )

Из рис. 3.18 видно, что с ростом частоты относительная магнитная проницаемость уменьшается. Это явление можно объяснить следующим. С возрастанием частоты переменного магнитного поля уменьшается среднее значение индукции в образце за счет усиления эффекта вытеснения магнитного поля.

Для того чтобы компенсировать уменьшение индукции, необходимо увеличивать напряженность намагничивающего поля. А так как

μr = H Bmμo , m

то относительная магнитная проницаемость μr уменьшается с ростом частоты из-за увеличения амплитуды напряженности поляHm .

При неизменной магнитной индукции характер изменения потерь мощности на перемагничивание определяется зависимостью этих потерь от вихревых токов. А так как потери мощности пропорциональны квадрату частоты переменного поля, то и зависимость этих потерь в ферромагнетике имеет квадратичный характер от изменения частоты (см. рис. 3.18).

50

Если увеличивать частоту переменного магнитного поля, поддерживая постоянной его напряженность, то форма динамической петли приближается к эллипсу, а амплитуда магнитной индукции уменьшается (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Семейство динамических петель намагничивания при Нm = const

Определив по семейству динамических петель намагничивания значения

Рис. 3.20. Зависимости μr = F(f ) и P = F(f )

С ростом частоты относительная магнитная проницаемость ферромагнетика уменьшается, но в меньших пределах, по сравнению с пределом изменения ее при Bm = const в одном и том же интервале изменения частоты. Это объясняется тем, что с ростом частоты уменьшается амплитуда магнитной индукции ферромагнетика из-за усиления эффекта вытеснения. Электродвижущая сила, наводимая в элементарном контуре Евт, зависит от индукции Bm и частоты f магнитного поля:

51