1.4 Статические параметры ферромагнетиков

Петля гистерезиса в общем случае характеризуется следующими параметрами, по которым удобно сопоставлять различные материалы сердечников электромагнитных устройств:

1. Остаточная индукция В_r– индукция в предварительно намагниченном до насыщения образце при напряженности внешнего магнитного поля равной 0.

2. Коэрцитивная сила Н_с – напряженность магнитного поля, необходимая для доведения до 0 индукции в образце, предварительно намагниченном до насыщения.

3. Индукция насыщения В_s –это наименьшее значение индукции, которому при выключении поля соответствует максимальная остаточная индукция В_r.

4. Относительная магнитная проницаемость µ- показывает способность материала намагничиваться во внешних магнитных полях той или иной величины в сравнении с магнитной проницаемостью вакуума.

Для точки А (рисунок 16):

µ - иногда называют нормальной магнитной проницаемостью.

Рисунок 16

Для статических характеристик магнитного материала часто используют:

• абсолютную магнитную проницаемостьвещества µ_а= В / Н;

• относительную магнитную проницаемостьµ = В / µ₀Н;

• начальную магнитную проницаемость

µ_нач=tgα_нач;

• максимальную магнитную проницаемостьµ_max= В_µmax/ µ₀Н_µmax=tgα_max ;

Начальная и максимальная проницаемости представляют частные случаи нормальной проницаемости, т.е. наклон касательной на начальном участке кривой В = f(Н) характеризует начальную проницаемость, а наклон прямой, проведенной из начала координат в точку верхнего перегиба кривой, соответствует максимальной проницаемости.

• дифференциальную проницаемостьµ_дифопределяют как производную от магнитной индукции по напряженности магнитного поля для любой точки кривой намагничивания, т.е. она представляет собой тангенс угла между осью абсцисс и касательной к кривой намагничивания в этой точке:

Понятие дифференциальной магнитной проницаемости чаще всего используют при анализе вопросов, связанных с одновременным действием на магнитный материал постоянного Н₀и переменного Н_~магнитных полей, и обычно при условии Н_~<< Н₀.

• импульсную проницаемость

µ_и= ΔВ_и/ µ₀ΔН_и,

где ΔВ_и – максимальное изменение магнитной индукции при намагничивании импульсным полем ΔН_и.

5. Статические потери в ферромагнетиках при перемагничивании Р_г –это потери на гистерезис за один цикл перемагничивания, характеризуемые площадью статической петли гистерезиса. При перемагничивании с частотойfмощность потерь на гистерезис приближенно оценивается следующим образом:

Р_г≈ β · В²_макс·f·V,

где β – коэффициент, определяемый опытным путем;

В_макс– максимальная магнитная индукция;

f– частота перемагничивания, Гц;

V– объем сердечника.

Статическая петля гистерезиса характеризует затраты энергии в течение одного цикла перемагничивания ферромагнетика. В случае перемагничивания ферромагнитного сердечника с частотой fэлектромагнитное устройство на его основе потребляет активную мощность от источника питания, рассеиваемую в виде тепла в сердечнике. При этом суммарная мощность статических потерь прямо пропорциональна частоте, т.к. чем больше частота, тем больше циклов перемагничивания по петле происходит в единицу времени.

Чем больше объем сердечника, частота перемагничивания, площадь петли гистерезиса, тем больше суммарные статические потери. Для уменьшения потерь необходимы материалы с узкой петлей гистерезиса, так называемые магнитомягкие материалы.