Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

а не только материала, и, строго говоря, по ним можно судить о при­ годности материала для данных конкретных условий намагничивания (толщина листов, частота поля и т. д.).

Характер динамической петли определяется не только гистерезнснымп явлениями, но и влиянием вихревых токов, которые воз­ никают в материале и создают своп магнитные поля, взаимодействую­ щие с основным полем, явлением магнитной вязкости и др. Пло­ щадь динамической петли определяет полную энергию, рассеиваемую за цикл перемагничивания, т. е. потери энергии за счет гистерезиспых явлений, вихревых токов, магнитной вязкости и др. Форма дина­ мической петли зависит также от амплитуды намагничивающего поля. В слабых нолях форма ее близка эллипсу.Эллиптическую форму петля приобретает и при возрастании частоты намагничивающего поля. Семейство симметричных динамических петель характеризует магнит­ ный материал при данных размерах образца, форме кривой и частоте намагничивающего поля. Геометрическое место вершин динамиче­ ских петель называется динамической кривой намагничивания.

Вследствие нелинейности зависимости В = / (Н) индукция и намагничивающее поле не могут быть одновременно синусоидаль­ ными. В зависимости от режима намагничивания — режима синусои­ дальной индукции или режима синусоидальной напряженности намаг­ ничивающего поля — изменяются форма и размеры динамической петли. В режиме несинусоидальной индукции площадь динамиче­ ской петли возрастает, так как увеличиваются потери на вихревые токи за счет гармоник индукции. Поэтому при испытаниях ферромагнит­ ных материалов в переменных магнитных полях оговаривается режим, при котором производится испытание.

Важными характеристиками магнитных материалов при намагни­ чивании в переменных магнитных полях являются различные виды магнитной проницаемости. В этом случае, если динамическая петля имеет форму эллипса либо может быть заменена эквивалентным эл­ липсом, можно определять амплитудную проницаемость как отноше­ ние амплитуд индукции и напряженности поля:

Замена реальной динамической петли эквивалентным эллипсом, имеющим ту же площадь, была предложена В. К. Аркадьевым.

Так как в случае эллиптической формы динамической петли ин­ дукция и напряженность поля могут быть представлены в виде сину­

Этот вид проницаемости называется комплексной магнитной проницаемостью.

277

Модуль комплексной проницаемости ц л = ]. uj-j-uj называется амплитудной проницаемостью, аргумент комплексной проницаемости

ô — углом потерь, причем Ig о— ||2 .

Понятие амплитудной проницаемости часто применяется и в слу­ чае несинусоидальности одной из величин: В или //.

В зависимости от метода определения магнитной индукции и напряженности поля различают два вида амплитудной проницае­ мости. Если метод измерения обеспечивает определение амплитудных значений магнитной индукции и напряженности поля независимо от формы кривой, то получают действительное значение амплитудной проницаемости

Большинство же методов измерения позволяет определять дей­ ствующие значения э. д. с. или ее первых гармоник в измерительной обмотке и тока в намагничивающей обмотке образца. По действующим значениям а. д. с. и тока затем находят максимальные (амплитудные) значения индукции и напряженности намагничивающего поля. Так как одна из величин (В или Н) обязательно несинусоидальна, то получают максимальное значение одной из величин для эквивалент­ ной синусоиды (чаще для напряженности поля Н).

В этом случае амплитудная проницаемость

Выше было отмечено, что при намагничивании и переменных магнитных полях процесс намагничивания магнитного материала осложняется рядом фак­ торов — действием вихревых токов, магнитной вязкостью и другими явлениями. Это делает невозможным в настоящее время точно определить характеристики самого вещества.

Индукция по сечению образца неравномерна, н полученное при использо­ вании большинства методов измерения се значение является усредненным. Измеренное обычным путем (по току в намагничивающей обмотке) значение на­ магничивающего поля также отличается от действительного поля в веществе хотя бы из-за размагничивающего действия вихревых токов. Исходя ігз этого, резуль­ таты испытания магнитного материала для правильного их использования сле­ дует сопровождать сведениями об условиях испытаний — данными о форме и размерах образцов, частоте и форме кривой намагничивающего поля, толщине пластин в пакете, режиме испытаний и т. д.

Динамические характеристики магнитных материалов изменяются, если на материал, кроме переменного поля, действует еще и посто­ янное, которое часто называют подмагничивающим полем. Магнитное состояние материала в этом случае изменяется по несимметричному частому циклу, форма и размеры которого зависят от соотношения величин постоянного и переменного полей и свойств материала.

Часто при рассмотрении режима одновременного намагничива­ ния пренебрегают явлением гистерезиса и потерями в материале. В этом случае характеристика материала определяется семейством кривых одновременного намагничивания Вт = / (НтЭ)н_, т. е. сово-

278

купностью зависимостей значения переменной составляющей индук­ ции от значения напряженности переменного намагничивающего поля при различных величинах напряженности постоянного подмагничивающего поля (рис. 200).

Весьма важной характеристикой при одновременном намагничи­ вании является магнитная проницаемость. При этом обычно разли­ чают два вида магнитной проницаемости — проницаемость для посто­ янной составляющей магнитного поля

В_

и проницаемость для переменной составляющей поля

Последняя проницаемость может быть нескольких видов в зави­ симости от значении В^, и Н^. Чаще всего пользуются так называ­ емой средней проницаемостью на ча­ стном цикле

Вп

Цср:

Изменение динамических характе­ ристик материала при одновремен­ ном намагничивании постоянным и переменным полем вызывает необхо­ димость их определения, причем ис­ пытание следует проводить для кон­ кретных условий намагничивания.

Характеристики магнитных мате­ риалов в режиме импульсного на­ магничивания. Для оценки магнит­ ного материала с точки зрения ис­ пользования его в режиме импульс­ ного намагничивания представляют

интерес как статические, так и динамические характеристики. Основ­ ной статической характеристикой является уже известная нам предельная петля гистерезиса, из которой определяется ряд полез­ ных параметров — остаточная индукция, коэрцитивная сила, коэф­ фициент прямоугольности для материалов с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ).

Динамические характеристики для режима импульсного намаг­ ничивания специфичны. Состояние магнитного материала в режиме импульсного намагничивания определяется частным динамическим

поля при намагничивании образца однополярным импульсом тока.

Динамические характеристики, определяемые в режиме импульс­ ного намагничивания во многом являются условными, так как зави-

279

сят не только от свойств материала ооразца, но также от размеров образца, программы намагничивающих импульсов и их харак­ теристик (например, формы импульса), от электрических параметров намагничивающей цепи. И несмотря на это, этими характеристиками широко пользуются.

К основным динамическим характеристикам при импульсном на­ магничивании могут быть отнесены следующие:

1. Импульсная магнитная проницаемость ц , ш и и ее зависимость от наибольшего приращения намагничивающего поля (см. рис. 201):

риміі ~ д it '' ' ° = /і (Д//макс)- "•••'макс

2. Импульсная кривая намагничивания — зависимость наиболь­ ших приращений индукции от наибольших приращений напряжен­ ности намагничивающего поля для различных значений Я м а к с .

ДДмакс " /2 (Аймаке)-

3.Удельные потерн на перемагничиванио и их зависимость от наибольших изменений магнитной индукции:

Р= / 3 ( А 5 м а к с ) .

4.Время перемагничивания (длительность импульса индуциро­

одиополярным импульсом

несколько иной зависимостью (рис. 202), которую называют им­ пульсной характеристикой:

1

~^ — Іі (Ныакс)-

Эта зависимость в некоторых пределах линейна, точка пересече­ ния продолжения линейной части характеристики с осью дает поле

280