.1.7.2. Кривые намагничивание магнитно-мягких материалов

На рис. 6.6 приведены кривые намагничивания электротехнической стали (сплавов на основе железа с присадкой кремния от 4 до 4,8% и других элементов) марок: 3411 (листовая холоднокатаная, кривая 1), 1512 и 1212 (листовые горячекатаные, кривые2 и 3) толщиной 0,28…0,6 мм, литой стали 10895 (кривая4) и пермаллоя 50НП (кривая5).

Наибольшие магнитные индукции для электротехнических сталей, получаемые при практически целесообразных напряжённостях магнитного поля, составляют 1,5…1,9 Тл. Цифры в обозначениях марок электротехнических сталей определяют содержание кремния, удельные магнитные потери энергии и другие показатели.

Площадь гистерезисной петли определяет расходуемую энергию в единице объёма ферромагнетика (нагревание магнитопровода) на преодоление упругих сил для принудительного поворота векторов намагниченности доменов в течение одного цикла перемагничивания. Потери энергии в магнитопроводе складываются как из потерь из-за гистерезиса – явления отставания изменения В от измененияН, так и от протекания вихревых индуктированных в магнитопроводе токов.Вихревыми токами называют электрические токи проводимости, возникающие и замыкающиеся внутри электропроводного магнитопровода, находящегося в переменном магнитном поле. Потери, связанные с вихревыми токами, будут тем меньше, чем больше удельное сопротивление ферромагнитного материала и меньше толщина листов магнитопровода. Из этих листов штампуют пластины требуемой конфигурации; из изолированных друг от друга пластин составляют магнитопровод.

6.1.7.3. Постоянные магниты

Постоянные магниты выполняют из литого чугуна, литой стали или из толстых штампованных листов стали с почти прямоугольной петлёй гистерезиса: с высокой остаточной индукциейВr и большой коэрцитивной силой Hc (рис. 6.7, а). Они характеризуются левой ветвью: от Br = 1,35…0,6 Тл до - Нс (|Нс| = 40…200 кА/м), для которых энергия размагничивания на единицу объема

(6.4)

 

 

составляет 7…80 кДж/м3.

 

6.1.7.4. Сила тяги электромагнита

Определим силу тяги электромагнита с двумя одинаковыми полюсами, т. е. силу притяжения якоря (пластины или листа из ферромагнитного материала) к его полюсам (рис. 6.7, б). Как известно из повседневного опыта, якорь притягивается к полюсам магнита, т. к. магнитные силовые линии в зазорах между электромагнитом и якорем стремятся сократиться.

При относительно небольших зазорах между полюсами электромагнита и якорем можно считать неизменным магнитный потокФ = Iw/RMЭв электромагните, как и магнитную индукциюВи напряженности магнитного поляНразличных участков электромагнита. Механическая работа перемещения якоря может быть произведена в этом случае только за счёт уменьшения энергииBrНсV/2, заключенной в пределах некоторого объемаV(в нашем случаеV= 2Sм, где 2Sм- площадь полюсов электромагнита; - длина зазора), делённой на перемещение якоря на величинуd(при этом объём уменьшается на 2Sмd), т. е.

      ,

где Fс– в ньютонах [H];Brconstв теслах [Тл];Sм- в квадратных метрах.

При наличии одного зазора между полюсом электромагнита и якорем, как в реле клапанного типа, следует учитывать площадь поверхности одного полюса.

Трудность расчёта реальных электромагнитов заключается в трудности вычисления эквивалентного магнитного сопротивления RMЭмагнитной цепи с учётом неоднородности поля и в трудности учёта потока рассеяния, выходящего через боковые поверхности магнита.