Закони Кірхгофа. Електричні кола постійного струму. Магнітні кола, страница 6

Марки електротехнічних сталей позначаються кодом із чотирьох цифр і розшифровуються так: перша цифра - вид про­катки, структурний стан (1 - гарячекатана ізотропна, 2 - холод­нокатана ізотропна, 3 - холоднокатана анізотропна); друга цифра - вміст кремнію (0 – до 0,4%,1 - 0,4...0,8%, 2 - 0,8...1,8%, 3 - 1,8 ..2,8%, 4 - 2,8...3,8%, 5 - 3,8...4,8%); третя цифра - група за основною характеристикою, яка нормується (поєднанням маг­нітної індукції, її частоти і питомих магнітних втрат); четверта цифра - порядковий номер типу сталі. Так, наприклад, у транс­форматорах застосовують сталі 1511...1514, 3411...3415; в елект­ричних машинах 1211, 1212, 1311, 1411, 2411, 2412, 3411, 3413 та ін.

У цілому феромагнетики прийнято ділити на дві групи:

- магнітом'які матеріали, що використовуються, в основному, як провідники магнітного потоку;

- магнітотверді, що використовуються як джерело магніт­ного поля (постійні магніти).

У феромагнетиків величина μг залежить від величин магніт­ного поля В і H, тобто вона непостійна. Тому для таких матеріалів замість формули (8.1) використовуються експериментально отри­мані залежності В(H). Залежність В(H) утворює сімейство петель гістерезису, приклад яких поданий на рис. 8.8 для електротехніч­ної сталі марки 1212 при товщині листа 0,5 мм. Площі окремих петель гістерезису залежать від супутніх їм максимальних зна­чень Вт і Нт, а також частоти перемагнічування f (рис. 8.8 від­повідає f=50 Гц).

Рис. 8.8

За відсутності зовнішнього магнітного поля феромагнітний зразок розбитий на домени – області однорідної самодовільної намагніченості. У простішому випадку доменна структура являє собою шари, що чергуються, із взаємно протилежним напрямком намагніченості. Криві намагні­чування і петлі гістерезису в феромагнетиках визначаються змі­ною об'єму доменів з різною орієнтацією намагніченості в них за рахунок зміщення меж доменів, а також повороту осей намагніче­ності доменів.

Процес перемагнічування пов'язаний із поглинанням енер­гії зовнішнього магнітного поля; площа всередині петлі магніт­ного гістерезису є мірою енергії, що перетворюється на теплоту при перемагнічуванні. Такі втрати енергії називаються гісте­резисними.

На петлях гістерезису виділяються харак­терні точки (рис. 8.9): Нс - коерцитивна сила; Вг – залишкова індукція.

Рис. 8.9

Досить вузькі петлі гістерезису (як, напри­клад, на рис. 8.8) відповідають магнітом'яким матеріалам. У магнітотвердих матеріалів петлі гістерезису більш широкі, як показано на рис. 8.9. Так, наприклад, у чистого заліза Нс складає близько 80 А/м, у спеціального сплаву - магніко - досягає 4640 А/м. Підви­щеня значень Нс і Вг добиваються для створювання високоефективних постійних магнітів (створено матеріали з ВТ близько 0,3...0,8 Тл). Для них у межах петлі гісте­резису важливою є ділянка від Вг до - Нс - розмагнічувальна частина, причому задача полягає в забезпеченні найбільшої вели­чини площі заштрихованої частини петлі гістерезису (рис. 8.9).

Магнітотверді матеріали для постійних магнітів утворю­ються з вуглецевих сталей із змістом вуглецю до 1% і з додаван­ням легуючих елементів (алюміній, нікель, вольфрам, хром, кобальт, молібден). Наприклад, сплав ЮНД (Fе+Ni+Аl), сплав ЮНДК (Fе+Ni+Аl+Со).

Наведені значення Вт відповідають феромагнетикам, що зна­ходяться у складі замкнених осердь, як, наприклад, на рис. 8.7. За наявності у постійного магніту повітряного проміжку його залиш­кова індукція Вd значно менше залишкової індукції матеріалу Вг.

Якщо в процесі вимірювань зовнішнє магнітне поле зміню­ється за величиною і напрямком повільно, то отримується ста­тична петля гістерезису. Якщо ж час встановлення напруже­ності поля порівняний із часом перемагнічування матеріалу, то залежності В(Н) є динамічними петлями гістерезису. Динамічні петлі гістерезису більш широкі й округлі, їхня площа збільшу­ється з підвищенням частоти перемагнічування.