Перемагничивание стали. коэрцитивная сила

·  Состояние материала, при котором дальнейшее увеличение на­пряженности магнитного поля не приводит к возрастанию его на­магниченности, называется магнитным насыщением.

·  Магнитные свойства материалов характеризуются их абсолют­ной магнитной проницаемостью μa. Она определяется отношением магнитной индукции В к напряженности магнитного поля Н и изме­ряется в генри/метр (гн/м).

· 

·  Абсолютная магнитная проницаемость вакуума  μa = 4π10-7 гн/м. Для воздуха и других неферромагнитных материалов она незначи­тельно отличается и при технических расчетах принимается равной 4 π 10-7 гн/м. .

·  Так как абсолютная магнитная проницаемость для вакуума и указанных выше материалов практически одинакова, то μa назы­вается магнитной постоянной μ0.

·  Абсолютная магнитная проницаемость μa ферромагнитных ма­териалов непостоянна и во много раз превышает магнитную прони­цаемость вакуума.

·  Число, показывающее, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость μa ферромагнитного материала больше магнитной постоянной μ0, называется относительной магнитной проницае­мостью μ или сокращенно магнитной проницаемостью (табл. 3).

· 

·  Пример. Сталь в определенных условиях обладает абсолютной магнитной проницаемостью μa =0,0008792 гн/м. Вычислить относительную магнитную прони­цаемость μ этой стали.

·  Решение. Магнитная постоянная  μ0 =4.π10-7 г/м, тогда относительная магнитная проницаемость

· 

·  Как видно из кривых намагничивания (см. рис. 33), способность материалов намагничиваться – их магнитная проницаемость  — в слабых магнитных полях велика, а затем с ростом индукции постепенно уменьшается.

·  Следовательно, магнитная проницаемость ферромагнитных материалов — величина изменяющаяся, зависящая от степени их на­магничивания.

· 

·  При одной и той же напряженности магнитного поля магнитная  индукция в стали больше, чем в чугуне. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость стали больше магнитной проницаемости чугуна.

·  Магнитная  индукция прямо пропорциональна  напряженности поля Н и абсолютной магнитной проницаемости  μa намагничиваемого материала:

· 

·  Пример. Напряженность магнитного поля катушки Н=750 а/м, а абсолютная магнитная проницаемость сердечника μa =0,0008792 гн/м. Определить магнитную индукцию сердечника.

·  Решение. Магнитная индукция В= μaН=0,0008792х750==0,65 тл. Так как 1 тс=10 000 гс, то 0,65 тл=6500 гс.

·  § 40. ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ СТАЛИ. КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА

·  Катушка (рис. 34), имеющая тороидальный сердечник, подклю­чена через двойной переключатель П к источнику постоянного тока. Для изменения тока, протекающего по катушке, в цепь включен реостат Р, а для измерения тока — амперметр А. Если изменить реостатом силу тока в катушке, то изменится напряженность магнитного поля и магнитная индукция сердечника (см. рис. 34).

·  С увеличением тока в катушке намагничивание сердечника  (магнитная индукция) будет возрастать и при напряженности  поля H1 наступит его магнитное насыщение (точка А). Магнитная индукция достигнет значения В1. По мере уменьшения тока сталь будет размагничиваться, так как при снижении напряженности магнитного поля магнитная индукция уменьшается. Однако умень­шение магнитной индукции будет происходить не по кривой начального намагничивания ОА, а по, другой кривой АБ, расположенной выше ОА.

·  Когда сила тока, уменьшаясь, станет равной нулю, намагничи­вающее поле катушки также будет равно нулю, магнитная же индукция в сердечнике еще не достигнет нуля, а сохранит некоторое значение, определяемое отрезком ОБ. Этот отрезок характеризует величину остаточной магнитной индукции Вост.

·  Сохранение намагниченности материалом при отсутствии внеш­него магнитного поля называется остаточным магнетизмом.

·  Чтобы полностью размагнитить стальной сердечник, необходимо создать магнитное поле противоположного направления. Для этого по обмотке тороида пропускают ток в противоположном направле­нии (поставив переключатель П в положение 2—2).

·  С увеличением тока, протекающего в противоположном направ­лении, напряженность поля отрицательного направления будет воз­растать и при значении напряженности, равном отрезку ОС, остаточная магнитная индукция В станет  равной  нулю,  а  сердечник окажется полностью размагниченным.

· 

·  Явление отставания изменений магнитной индукции ферромаг­нитного материала при перемагничивании от изменения напряжен­ности поля называется гистерезисом[8].

·  Отрезок ОС характеризует сопротивляемость стали размагничи­ванию и называется коэрцитивной (задерживающей) силой (Нс) намагниченного материала.

·  При дальнейшем увеличении тока в катушке напряженность поля будет возрастать и вновь наступит магнитное насыщение сер­дечника (точка Г).

·  Уменьшение тока в катушке будет размагничивать сердечник, и при Н=0 остаточная индукция (остаточный магнетизм) станет равной отрезку ОД.

·  При повторном изменении направления тока (для этого пере­ключатель П следует перевести в положение 1—1) и его увеличе­нии сердечник снова размагнитится.

·   Напряженность поля будет равна отрезку ОЕ. В случае даль­нейшего увеличения тока, а следовательно, и напряженности поля Магнитная индукция вновь достигнет значения, соответствующего точке А на первоначальной кривой намагничивания.

·  Повторение  процесса  перемагничивания  стали  происходит  по! замкнутой кривой АБСГДЕ, которая называется циклической кри­вой намагничивания или петлей гистерезиса (рис. 34, б).

· 

·  [8] Гистерезис — греческое слово, означающее запаздывание.

·  § 41. ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ НА ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ

· 

·  Многие детали электрических машин и трансформаторов (см, гл. VII, VIII, IX и X)  подвергаются перемагничиванию.

·  Перемагничивание материала связано с потерями электриче­ской энергии, которая превращается в тепло, вызывающее нагрева­ние магнитных материалов.

·  Количество энергии, расходуемой на перемагничивание стали (на гистерезис), пропорционально площади петли гистерезиса. Для уменьшения потерь на перемагничивание в машинах и аппаратах с переменным намагничиванием выгодно применять магнитные ма­териалы с малой площадью петли гистерезиса.

·  В зависимости от свойств магнитные материалы делятся на магнитно-мягкие и магнитно-жесткие.

·  К магнитно-мягким относятся материалы, с малой коэрцитивной силой, высокой магнитной проницаемостью и незначительными по­терями при перемагничивании.

·  Основные характеристики некоторых магнитно-мягких материа­лов приведены в табл. 4.

· 

·  К магнитно-жестким материалам относятся ферромагнитные сплавы, обладающие большой коэрцитивной силой и остаточной индукцией. Они используются для изготовления постоянных магнитов, которые применяют в электроизмерительных приборах, микро­фонах и многих других устройствах. В настоящее время для изго­товления постоянных магнитов преимущественно применяют спла­вы железа с никелем, никель-алюминиевые сплавы (сплавы альни, альнико и магнико), а также кобальтовую сталь.

·  § 42. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

· 

·  Если в соленоид поместить стальной сердечник и пропустить по его виткам электрический ток, то сердечник намагничивается и при­обретает  магнитные  свойства,  которыми  обладает  постоянный магнит.

·  Соленоид со стальным сердечником называется электромагни­том. При размыкании цепи обмотки электромагнита его стальной сердечник размагничивается.