Магнитные потери

Процесс циклического перемагничивания ферромагнетика характеризуется потерями энергии, вызывающими нагрев материала. Эти потери обусловлены двумя основными причинами: 1) потери, связанные с необратимым смещением доменных границ. Они пропорциональны площади петли гистерезиса и частоте внешнего поля; 2) динамические потери или потери на токи Фуко, связаны с потерями энергии на вихревые токи, индуцированные в материале внешним полем. Эти потери зависят от сопротивления материала.

Мощность, расходуемая на гистерезис, может быть представлена в виде:

10)

где f– частота поля;V– объем материала; η – коэффициент, характеризующий материал; В_МАКС– максимальная индукция поля, достигаемая в течение цикла.

Мощность, расходуемую на вихревые токи, можно определить из выражения:

где ξ – коэффициент, зависящий от материала.

При изучении поведения магнитного материала с потерями в переменном поле используют эквивалентную схему замещения реального материала идеальными элементами (рис. 16). Для этого реальную катушку индуктивности с сердечником из магнитного материала представляют в виде схемы, состоящей из последовательно соединенных идеальной индуктивности Lи сопротивленияr₁, эквивалентного всем видам потерь мощности в магнитном материале.

Построим векторную диаграмму токов и напряжений в катушке индуктивности, включенной под переменное напряжение (рис. 17).

Рис. 16. Схема замещения магнитного Рис. 17. Упрощенная диаграмма

материала с потерями токов в магнетике с потерями

Из векторной диаграммы (рис. 17) получаем:

где δ_Мназываетсяуглом магнитных потерь.Чем больше этот угол, тем больше (при прочих равных условиях) магнитные потери в материале сердечника.

Обычно в качестве параметра, характеризующего поведение магнитного материала в переменных полях, используется величина тангенса угла магнитных потерь tgδ_M.

3. Экспериментальная часть

3.1. Описание измерительной установки

В настоящей работе для измерения параметров феррита используется измеритель индуктивности и емкости ЛСМ1. С его помощью можно определить емкость конденсатора, индуктивность катушек, а также тангенс угла потерь. Зная же величину индуктивности катушки, ее геометрическую форму и размеры, можно вычислить величину магнитной проницаемости ферритового сердечника катушки.

Лицевая панель прибора показана на рис. 18.

3.2. Порядок работы с прибором

Включите кнопку «Сеть» 12 (Рис. 18), при этом загорится индикатор шкалы 3, индикатор результата измерения 1, индикатор температуры 4, индикаторы 8, 9, 10.

Поднимите шторку термокамеры 11. Вставьте измерительную кассету с образцами до упора. При этом шторка термокамеры должна опуститься.

Установите кнопкой 15 требуемый режим измерения (индуктивность или тангенс угла потерь). Кнопками 2 установите требуемый диапазон. При этом индикатор 1 укажет на выбранную шкалу (шкала 0-10 – линейный режим работы, а шкалы 1-3 и 3-10 – обратно пропорциональный режим работы).

Кнопкой 13 установите требуемый канал для измерения. Контроль выбора канала осуществляется с помощью индикатора 10.

С помощью кнопок 5 устанавливается требуемое значение температуры термокамеры. При первом нажатии кнопки на индикаторе 4 высветится установленное значение температуры. При повторном нажатии кнопки произойдет коррекция устанавливаемой температуры. Через 2 секунды после завершения установки индикатор 4 перейдет в режим отображения текущей температуры. Внимание: Не устанавливайте нового значения температуры до завершения измерений при текущей температуре.

На передней панели прибора расположены:

1. индикатор результата измерения; 9. индикаторы режима измерения емкости;

2. кнопки выбора поддиапазона; 10. индикатор выбора канала;

3. индикатор шкалы; 11. индикатор связи с ЭВМ;

4. индикатор температуры; 12. кнопка выключателя “Сеть”;

5. кнопки выбора температуры; 13. кнопка переключения канала;

6. индикатор нагрева; 14. кнопка переключения режима

7. термокамера; измерения емкости;

8. индикаторы режима измерения 15. кнопка переключения режима

индуктивности; измерения индуктивности;

Рис. 18. Внешний вид прибора ЛСМ1

Для отключения терморегулятора необходимо установить температуру менее 30⁰С. При этом на экране высветится сообщение «OFF».

При осуществлении связи с ЭВМ загорится индикатор 11.