Анализ методов моделирования кривой намагничивания ферромагнитных материалов.

Тема № 7.

Классификация и области применения магнитных материалов

Наиболее распространенным является деление магнитных материалов на магнитомягкие и магнитотвердые. Это деление учитывает, во-первых, различие в свойствах материалов и, во-вторых, специфику их применения.

К магнитомягким материалам относятся материалы с высокой проницаемостью в слабых и средних полях и низкой коэрцитивной силой. Магнитомягкие материалы применяются для сердечников электромагнитов, реле, дросселей, трансформаторов, якорей и статоров электрических машин, полюсных наконечников магнитов, сердечников катушек индуктивности и т. д.

К магнитотвердым материалам относят материалы с высокой коэрцитивной силой. Магнитотвердые материалы применяются для изготовления постоянных магнитов.

Кроме того, имеется группа материалов, близких к магнитомягким материалам и обладающих особыми магнитными свойствами, позволяющими применять их в случаях, отличных от обычного использования магнитных материалов. К ним относятся:

термомагнитные материалы, для которых характерна резкая температурная зависимость магнитной проницаемости; их используют в качестве магнитных шунтов для компенсации температурных воздействий на магнитные параметры магнитных систем с целью стабилизации магнитного потока в рабочем зазоре;

магнитострикционные материалы, применяемые для возбуждения и приема механических (акустических) колебаний звуковой и ультразвуковой частоты.

материалы с высокой индукцией насыщения, а также материалы с высокой стабильностью проницаемости, используемые в ряде специальных областей машиностроения и приборостроения.

Контрольные вопросы:

1. Основные характеристики, определяющие поведение магнитных материалов в магнитном поле.

2. Основная кривая намагничивания (индукции) и кривая первоначального намагничивания.

3. Четыре характерных участка на кривой намагничивания и кривой магнитной проницаемости, которые в большей или меньшей степени наблюдаются на соответствующих кривых всех ферромагнетиков.

4. Петля гистерезиса.

5. Коэрцитивная сила, остаточная индукция и индукция насыщения.

6. Статическая и динамическая петли гистерезиса.

7. Асимметричные петли гистерезиса.

8. Классификация и области применения магнитных материалов.

9. Магнитомягкие материалы.

10. Магнитотвердые материалы.

Введение. Для снижения внешнего магнитного поля силового электрооборудования (ЭО) в настоящее время находят все более широкое применение электромагниты (электромагниты-компенсаторы – ЭК), содержащие катушку и ферромагнитный сердечник. Преимущества применения ЭК следующие. Они позволяют размещать их в доступном свободном месте внутри объема ЭО (либо на его поверхности); предоставляют возможность формировать их токи в зависимости от токов силовой цепи ЭО и режимов его работы; позволяют существенно упростить регулирование компенсирующего магнитного момента при настройке систем ЭК за счет того, что операции регулирования сводятся, по существу, к регулированию их токов.

Существующие методы расчета ЭК строятся с использованием двух основных магнитных характеристик ферромагнитных сердечников: кривой намагничивания и петли гистерезиса. Такой подход позволяет на качественном уровне объяснить физические процессы в ЭК, но его количественные характеристики в отношении создаваемого компенсирующего магнитного поля (либо магнитного момента) ограничены по ряду причин. Эти ограничения не позволяют на стадии проектирования ЭК рассчитать его параметры с высокой точностью, что приводит к завышенным его показателям и, в конечном счете, к неоправданным завышениям применяемых материалов.