permeabilitate relativă - studopediya

În consecință, câmpul magnetic în miezul feromagnetic este amplificat de 4000 de ori, comparativ cu vid.

Exemplul 5.5. Toroidalny miez are dimensiuni: raza exterioară R = 50 mm, raza interioară r = 20mm, înălțimea h = 10mm. Înfășurarea înfășurată pe un miez care cuprinde un w = 40 rotații. Prin înfășurarea o tensiune U = frecvența 0,5V f = 1000Hz. Curentul care curge prin înfășurarea I = 0,005A. Se calculează permeabilitatea materialului din care este confecționat miezul prin neglijarea rezistența activă a pierderilor de lichidare și de bază, și cu condiția ca miezul să nu fie saturat.

Decizie. Valoarea maximă a inducției magnetice, vom găsi următoarea formulă:

Valoarea maximă a intensității câmpului magnetic:

permeabilitate relativă:

Sa stabilit experimental că o schimbare lină a schimbării câmpului magnetic în fluxul magnetic datorită bias are loc limite neregulate între domeniile (Barkhausen sare). Fig. 5.12 se arată în vederea mărită a unei mică parte a buclei histerezis, încercuită schimbare pas de inducție magnetică. In salturi individuale ciclice remagnetization feromagnet induc un emf în înfășurării zgomotului magnetic.

Forma buclelor de histerezis, valorile Br și Hc depinde de compoziția chimică a materialului magnetic și procesul de fabricație. De exemplu, oțel laminat la rece au proprietăți magnetice mai bune în comparație cu oțelul de laminare la cald. Cu toate acestea, mai scumpe laminate la rece din oțel laminate la cald.

Deasupra sa observat că energia consumată într-un singur ciclu remagnetization al miezului este direct proporțională cu pătratul ciclului de histerezis dinamic, adică, buclă de histerezis, luată la o frecvență predeterminată. Lărgirea bucla de histerezis și aria sa corespunzătoare, mai mare, cu atât mai mare pierdere în miez.

Pierderea de bază, pierderile magnetice numit PM. constau din pierderea de histerezis Pg (inversare) și pierderile datorate PB curenți turbionari (curenți Foucault), care induce un flux magnetic alternativ în materialul magnetic:

Atunci când se lucrează într-o pierdere de câmp alternativ cauzate de histerezis este direct proporțională cu frecvența. Pierderea puterii motorului histerezis (reversia) sunt de obicei calculate prin formulele empirice, de exemplu:

sG în care - un coeficient de histerezis în funcție de feromagnet materirala;

f - frecvența de oscilație a inducției magnetice;

Bm - inducție maximă;

G - masa miezului.

Pierderile prin curenți turbionari sunt proporționale cu pătratul inducției, pătratul frecvenței și invers proporțională cu rezistivitatea electrică.

Pierderile de putere datorate curenților turbionari sunt, de asemenea, calculate prin formulele empirice, de exemplu:

în care sB - coeficientul de curenți turbionari în funcție de grosimea tablei feromagnetic materialului și rezistivitatea electrică a materialului.

După cum se vede din formula (5.15), utilizarea materialelor magnetice cu rezistivitate electrică scăzută la frecvențe înalte este limitată din cauza pierderilor mari cauzate de magnitudini mari ale curenților turbionari. Pentru a crește rezistivitatea electrică a oțelului siliciu aliere reduce grosimea tablei și izolate una de alta prin foile. Practica arată că coeficientul de sB este proporțională cu pătratul grosimii plăcii. Prin urmare, reducerea grosimii foii este principala cale de a reduce pierderile la frecvențe mai mari.

Considerăm în detaliu ca având pierderi datorate curenților turbionari. În schimbare fluxul magnetic F (t) în timp induce emf indus în miez feromagnetic. Deoarece oțelul electric este un conductor de curent electric, curenții apar în miez. numite eddy sau curenții Foucault (figura 5.15, a). Acești curenți de căldură de bază. Puterea consumată în încălzirea miezului se numește pierderile de putere de la curenți turbionari:

unde Ic - valoarea efectivă a curentului turbionar, Rb - rezistența la buclă pentru care închide un curent turbionar.

Pentru a reduce pierderile de energie cauzate de dispozitive turbionari miezuri de curenți de fier care funcționează pe bază de curent alternativ, realizate din izolate de la fiecare alte plăci. Plăci de izolație se efectuează prin lacuri sau hârtie. Când curenți turbionari separate, astfel de bază de execuție sunt închise numai într-o placă (figura 5.15, b).

Curgerea în aceeași placă, în comparație cu fluxul în miez solid este redus de n ori, iar rezistența circuitului crește de n ori, unde n - numărul de plăci din miez. Ca urmare a electromotoare induse în bucla unei plăci este redus de n ori, iar rezistența circuitului, în care curenții turbionari închise separat crește de n ori. În consecință, curentul turbionar într-o singură placă scade în n 2 ori în comparație cu curentul turbionar în miez solid. Deoarece valoarea pierderii de curent are loc în formula (5.14) la patrat, pierderea de putere este redusă la o singură placă de 5 n ori, comparativ cu pierderea de putere în miez solid. Pierderile totale de putere în toate plăcile n scad în comparație cu pierderile de putere în miez în un continuu de 2 n ori. Astfel, vedem că performanța plăcilor de bază izolate este eficientă în reducerea pierderilor datorate curenților turbionari.

Pierderile depind de rata de inversare de magnetizare. Cu cât viteza de inversare magnetizării, cu atât mai mare pierdere. Prin urmare, mai mare frecventa a tensiunii de alimentare, mai subțire placa ar trebui să fie. Grosimea plăcilor la o frecvență egală cu 50 Hz ia 0,55-0,5mm și la o frecvență de 400 Hz - 0,1 mm sau mai mică, respectiv.

Fig. 5.14 prezintă două bucle de histerezis: un proces lent de inversare magnetizare (curba punctată) și pentru inversarea magnetizare la o frecvență de 50 Hz (curba solid).

Dacă Bm> 1 T. pierderea magnetic va fi determinată

Faptul că pierderea de putere Pg proporțională cu frecvența și puterea PB - pătratul frecvenței, permițând experimente pentru a împărți pierderile totale pe PM Pg și PB. PM dacă ați face măsurători la două F1 și F2 frecvențe diferite. dar cu o densitate constantă amplitudine flux magnetic mai mare de 1 T.

Pentru a evalua pierderile de fier la o frecvență de 50 Hz nu este foarte des partajat pierderi Pg și PB. și de a folosi formula pentru pierderile totale care rezultă din formula (5.15):

Aici, P1 / 50 - pierderi specifice de fier (W / kg) la Bm = 1 T și f = 50Hz. Formula (5.15) arată că pierderea de fier este proporțională cu pătratul inducției magnetice. În funcție de gradul specific al pierderii de oțel este 1,2-5,5 W / kg

Exemplul 5.6. Rezultant miez magnetic pierderea transformator de histerezis și curenții turbionari la frecvențe de 1 kHz și 2 sunt, respectiv, 15 și 50 W la o inducție magnetică constantă B = 1,2Tl. Se calculează pierderea de miez magnetic la o frecvență de 5 kHz, cu aceeași valoare a inducției magnetice ..

Decizie. Pierderea totală a miezului de histerezis și curenții turbionari sunt calculate conform formulei:

Noi definim constantele și coeficienții sistemului:

Pierderile în miezul transformatorului la o frecvență de 5 kHz este egal cu:

Împreună cu puterea activă atunci când se lucrează cu lanțuri de oțel utilizează conceptul de putere reactivă sau magnetizare. care se măsoară în Vary. Dependența de această putere, precum și actualul IP a Bm. neliniare. În referințele [8] arată magnetizarea Q0 specific de putere (Var / kg) a inducției magnetice Bm.

Alternante câmpuri magnetice utilizează conceptul de permeabilitate dinamică. care reprezintă raportul dintre valoarea cea mai mare la cea mai mare valoare a câmpului magnetic de inducție. Odată cu creșterea frecvenței câmpului alternativ permeabilitate dinamic magnetic scade datorită inerției proceselor magnetice.

În circuitele de curent alternativ disipare de putere atunci când magnetizare inductor, uneori, evaluate pierderi magnetice tangenta unghiului. Circuitul echivalent al bobinei cu miez feromagnetic este reprezentat ca o conexiune serie de un ideal inductor L r și o impedanță echivalentă lossless toate tipurile de pierderi în materialul feromagnetic (figura 5.15) în. Diagrama vector se obține (Figura 5,15 g):

Arctangenta pierderilor magnetice, numite inductori Q specifica miezul magnetic:

În funcție de amploarea unei forțe coercitive limitare material magnetic bucla histerezis este împărțit în soft-magnetic (Hc <4 кА/м, ) и магнитотвердые (Hc> 4 kA / m). Cea mai mică valoare a forței coercitive a materialelor magnetice este de 0,4 A / m, și cel mai important pentru materialele magnetice este de 800 kA / m. Rețineți că termenii materiale magnetice magnetice dure și moi nu sunt mecanic, iar caracteristicile electrice ale materialelor magnetice.

Ca material pentru miezuri magnetice care operează în câmpurile alternante, materialele magnetice sunt utilizate cu o îngustă buclă gisterezisa.Oni diferită de rezervă mică de energie magnetică, coercivity scăzută, capacitatea de a demagnetiza cu ușurință și remagnetized și permeabilitate ridicată la câmpuri mici și medii. Materiale magnetice moi sunt utilizate pentru miezuri de fabricație (miezuri magnetice) transformatoare, statoare și rotoare de mașini electrice, instrumente de măsură și de vehicule electrice.

In contrast, materialele magnetice au o buclă de histerezis largă și forță coercitivă ridicată. Ele sunt caracterizate de o sursă mare de energie magnetică și magnetizare stabil. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea de magneți permanenți.

Caracteristicile magnetice ale materialelor feromagnetice depinde de temperatura. Odată cu creșterea temperaturii efectul derutant amplificat al mișcării termice a atomilor, care tinde să rupă starea magnetizării spontane a unui feromagnet.

Permeabilitate este de asemenea dependentă de temperatură. La o temperatură de peste o anumită valoare, numită punctul Curie, domeniile magnetice sunt rupte, iar materialele își pierd proprietățile lor feromagnetice. Pentru diferitele materiale din punctul Curie are o valoare diferită, fiind caracteristică a materialului magnetic. De exemplu, fier pur, temperatura Curie este 768 ° C, și să-l nichel este 558 ° C

Pentru caracterizarea modificărilor în permeabilitatea magnetică când schimbările de temperatură sunt coeficient de temperatură de permeabilitate magnetică care este determinată ca și coeficientul de temperatură al altor caracteristici:

Când magnetizarea materialului magnetic, o schimbare de dimensiuni și formă liniară. Acest fenomen se numește magnetostricțiune. O caracteristică a materialului magnetostrictiv este constanta magnetostricțiune. exprimată prin următoarea formulă:

unde - creșterea (sau descreșterea) lungimea I a probei în direcția câmpului H cu creșterea intensității câmpului de la zero la o valoare care determină saturarea tehnică.

Constanta magnetostricțiunea poate fi pozitiv sau negativ, adică mărimea eșantionului în direcția câmpului când magnetizarea ambele pot crește și descrește.