Исследование свойств магнитомягкого материала при однополярном перемагничивании

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТОМЯГКОГО МАТЕРИАЛА

ПРИ ОДНОПОЛЯРНОМ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИИ

Методические указания к лабораторной работе № 6

по дисциплине «Материаловедение и материалы РЭС»

Составил доцент Тусов А. С.

Рыбинск, 2010

ВВЕДЕНИЕ

В современной силовой электронике широко применяются режимы работы магнитомягких материалов в переменных магнитных полях с постоянной составляющей, иначе говоря, с подмагничиванием постоянным током. Так работают магнитопроводы трансформаторов и дросселей фильтров в импульсных источниках вторичного электропитания, в системах развертки лучей кинескопов и в ряде других устройств. При этом поведение магнитного материала и параметры, характеризующие его свойства, отличаются от таковых при симметричном перемагничивании переменным магнитным полем без постоянной составляющей.

Цель работы: получить представление о свойствах и параметрах магнитомягкого материала при однополярном перемагничивании на примере магнитного ключа.

1  КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Краткие теоретические сведения об основных общих свойствах магнитных материалов, их видах и применении приведены в конспекте лекций по дисциплине, а также в учебниках и учебных пособиях .

Для данной лабораторной работы представляют интерес свойства и параметры магнитомягкого материала при его однополярном перемагничивании, проявляемые в электрической цепи, содержащей дроссель с магнитопроводом.

Рассмотрим цепь по схеме на рисунке 1, содержащую последовательно соединенные источник постоянного напряжения V1, ключ S1, линейную индуктивность L1 и резистор R1.

                         

Рисунок 1

При замыкании в момент времени t₀ ключа ток в цепи, а также напряжения на элементах будут изменяться по экспоненциальному закону, как это показано на рисунке 2:

Рисунок 2

где   - постоянная времени цепи.

Если катушка индуктивности намотана на сердечнике из магнитного материала (магнитопроводе), она является нелинейной, так как характеристики магнитных материалов нелинейны.  Индуктивность катушки с тороидальным (кольцевым) магнитным сердечником постоянного сеченния

,

где S – сечение магнитопровода, м²;

l_cp - средняя длина его магнитной силовой линии, м;

w - число витков в катушке;

Гн/м – магнитная постоянная;

– относительная магнитная проницаемость материала магнитопровода.

В свою очередь,

где Н - напряженность магнитного поля в магнитопроводе, А/м;

В(Н) – магнитная индукция в нем, Тл, в функции напряженности.

Зависимость В(Н) для магнитного материала определяется экспериментально и изображается графически в виде петли гистерезиса, называемой также циклом перемагничивания (рис. 3 и 4).

 Рис. 3 соответствует магнитному материалу с непрямоугольной петлей гистерезиса (НПГ), у такого материала значительна разница между максимальной индукцией B_m и остаточной индукцией B_r. Рис. 4 соответствует материалу с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), для него характерно небольшое различие между значениями B_m и B_r. Мерой прямоугольности петли гистерезиса служит коэффициент прямоугольности