Зависимость характеристик сердечников от их геометрической формы и воздушных включений, страница 2

Таким образом, даже при одинаковых наружных диаметрах сердечник с большим внутренним диаметром(т. е. с более тонкой стенкой) имеет большую крутизну восходящего участка петли гистерезиса.

Тщательные исследования, учитывающие неидеальность петли гистерезиса и влияние неоднородности намагничивания сердечника по сечению, показывают, что кроме превращения петли гистерези­са из идеальной в параллелограмм, нарушается линейность зави­симости  на восходящей и нисходящей ветвях петли гистерезиса. Практически петля имеет вид, показанный пунктиром на рис. 2, б.

Аналогичные соотношения и выводы получают и при рассмот­рении перемагничивания сердечника по симметричным частным циклам. Значительно сложнее аналитическое описание процессов  перемагничивания по несимметричным частным циклам.

Ухудшение  магнитных свойств сердечника по сравнению со свойствами материала вызывают также различные немагнитные включения и зазоры на пути маг­нитного потока в сердечнике. Для анализа электромагнитных цепей с разомкнутыми сердечниками применяют математический аппарат, в соответствии с которым свойства этого сердечника отображаются путем представления о размагничивающем поле образца.

Для понимания этого вопроса целесообразно рассмотреть кольцевой сердечник с постоянной пло­щадью поперечного сечения и суммарным немагнитным (воздуш­ным) зазором  на пути магнитного потока. Пренебрегая рассеянием и неравномерностью намагничивания сердечника по сечению, кото­рые при наличии немагнитных зазоров играют обычно второстепен­ную роль, для этой магнитной цепи можно записать

 ,                                                           (10)

где  — напряженность поля, действующая в магнитном материа­ле; —величина магнитной индукции в зазоре.

Из (10) видно, что для конкретного  и соответственно  увеличение зазора требует увеличения намагничивающей силы .

Если обозначить

 - магнитная проницаемость разомкнутого сердечника;

  -магнитная проницаемость вещества,

то выражения (10) можно записать так:

 ИЛИ .                                           (11)

Соотношение , определяемое формой сердечника, назы­вают магнитной проницаемостью формы.

Пример. Пусть сердечник с  мм и двумя зазорами , каждый изкоторых имеет длину  мм, т. е.  мм. Тогда проницаемость формы . Если магнитный материал (например, сплав 80НХС) имеет максимальную проницаемость , то максимальная магнитная проницаемость сердечника

 . 

Таким образом, несложный расчет показывает, что наличие зазоров приводит к уменьшению проницаемости сердечника по сравнению с проницаемостью материала примерно в 16 раз.

Если кривая намагничивания или петля гистерезиса материала получены экспериментально или заданы графически , то влияние немагнитных зазоров легко определяется путем графиче­ского построения. Через начало координат под углом  к оси ординат проводится прямая

.                                             (12)

Кривую намагничивания или петлю гистерезиса сердечника получают путем суммирования значений абсцисс характеристики материала B=f(H) и прямой (12) для одинаковых значений индукции, рис. 3.

Если вещество имеет прямоугольную петлю гистерезиса, то воздушный зазор в сердечнике приводит к уменьшению остаточной индукции и ухудшению формы статической петли гистерезиса (па­раллелограмм больше, чем под влиянием формы, наклоняется в сторону оси абсцисс). К такому же эффекту приводит наличие микротрещин, которые могут возникать в толще материала при термообработке сердечников.

Возможность существенного уменьшения остаточной индукции и стабилизации величины магнитной проницаемости  в значительном диапазоне изменений , появляющиеся в сердечниках с воздушным зазором, используют, например, в фильтрах, записывающих магнитных головках накопителей запоминающих устройств с подвижным носителем информации.