Характеристика магнитно-мягких материалов
Технически чистое железо содержит не более 0,04% С. Оно обладает высокими магнитной проницаемостью и индукцией насыщения и низкой коэрцитивной силой. Из-за малого удельного электрического сопротивления технически чистое железо обладает повышенными потерями на вихревые токи и находит применение только в устройствах постоянного тока. Выпускается в виде электролитического железа, железа Армко и карбонильного железа. Все виды деформаций технически чистого железа снижают его магнитные свойства. Для получения оптимальных магнитных свойств после механической обработки проводят термическую обработку – отжиг (нагрев без доступа воздуха при 900-1200°С в течение 3-6 ч и медленное охлаждение вместе с печью до 600°С).
Нелегированная электротехническая сталь по магнитным свойствам приближается к технически чистому железу и содержит в своем составе до 0,3% кремния.
Тонколистовая электротехническая легированная сталь представляет собой сплавы железа, содержащие от 0,8 до 5% Si. Легирование кремнием резко повышает удельное электрическое сопротивление, снижая потери на вихревые токи, увеличивает магнитную проницаемость, уменьшает коэрцитивную силу и потери на гистерезис. Электротехническая сталь очень чувствительна к деформациям. Наклеп, возникающий при изготовлении деталей, ухудшает ее магнитные свойства и поэтому после наклепа проводят отжиг в неокислительной среде при 750-800°С.
По объему применения электротехнические стали занимают первое место среди всех магнитно-мягких ферромагнитных материалов и используются в магнитных цепях электрических машин, приборов, работающих на постоянном и переменном токах на частотах до 400-500Гц.
Рис. 1.
Для железа Армко и легированной электротехнической стали при заданной напряженности магнитного поля Н определить коэрцитивную силу Нс, максимальную индукцию В мах , полные удельные потери при максимальной индукции и частоте 50 Гц (РВмах/50) (рис.1).
Работа на установке и определение магнитных характеристик
Для работы на ферротестере необходимо:
1. Включить ферротестер в сеть при помощи переключателя на задней стенке прибора. Ручки интегратора 1,2,3 (рис.2) установить в положение «I» , а ручки отклонения 4,5,6 в положение «0».
2. Установить два электронных луча, наблюдаемые на экране ферротестера, в центре координатной сетки и путем поворота ручек центрирования 7,8, ручки регулирования яркости «9» и ручки фокуса «10».
3. Вставить исследуемый образец в отверстие соленоида А или В.
4. Исходя из заданной преподавателем напряженности магнитного поля Н, рассчитывать создаваемое катушкой эффективное напряжение VH:
VH
=
эф.в ,
где Нэр – заданная преподавателем напряженность поля в эрстедах;
К1 – постоянная прибора равна 40.
5. С помощью ручек калибровки 15 и 16 установить рассчитанное в п.4 напряжение.
6. Ручку регулировки входа 17 поставить в положение CALIBR III.
7. Растянуть луч до конца сетки (на 50 см) по горизонтали при помощи ручки интегратора 3 и отклонения 6.
8. Установить калибровочную ручку 15 в исходное положение (крайнее левое), а ручку 17 в положение испытания TESTA.
При помощи ручек возбуждения соленоида 18 и 19 растянуть луч до края координатной сетки.
Вращая ручку интегратора 1 и отклонения 4, получить на экране устойчивое изображение петли гистерезиса.
Измерить в миллиметрах расстояние lн , соответствующее условному значению коэрцитивной силы, и lв , соответствующее остаточной индукции, и записать в протокол.
Вычертить петлю гистерезиса на миллиметровке или кальке.
«Погасить» петлю с помощью ручки возбуждения 18. На экране осциллографа в центре координатной сетки должна остаться светящаяся точка.
Поставить ручку 17 в положение CALIBRI.
Ручкой 15 и 16 произвести отклонение луча в вертикальной плоскости до ,краев координатной сетки (на 60 см). Ручку 15 поставить в положение 1 или 0,1.
По положению ручек 15 и 16 записать в протокол значение в вольтах (произведение показаний ручек 15 и 16).
По величине Vв найти максимальную индукцию Вmax.
Выключить ферротестер, для чего ручку 15 поставить в крайнее левое положение, ручку 17 в положение TESTA, ручки 1 и 3 – в положение I, ручки 4 и 6 – в положение 0.