Основные виды магнитных потерь

Процесс перемагничивания магнитных материалов в переменном магнитном поле сопровождается превращением энергии магнитного поля в теплоту. Эта энергия за единицу времени называется магнитными потерями. Характеризуется удельными магнитными потерями.

Различаются два основных вида магнитных потерь — потери на гистерезис и потери на вихревые токи. Потери па гистерезис связаны с явлением магнитного гистерезиса и с необратимыми перемещениями доменных границ. Потери на гистерезис пропорциональны площади петли гистерезиса, пропорциональны частоте переменного магнитного поля.

Потери на вихревые токи вызываются электрическими токами. Они пропорциональны квадрату частоты магнитного поля, при высоких частотах являются ограничивающим фактором применения магнитных материалов.

В очень слабых магнитных полях и, как правило, в магнитомягких материалах есть еще — дополнительные потери на магнитное последействие.

Для работы в переменных магнитных полях используют материалы, которые имеют очень узкую петлю гистерезиса. Кроме того, принимаются различные меры для уменьшения вихревых токов. Общей целью этих мер является повышение удельного электрического сопротивления магнитных материалов. Эти материалы изготавливаются в виде тонких листов, поверхность которых электрически изолируется. В порошковых магнитных материалах частицы самого магнитного материала покрыты соответствующим электроизоляционным материалом. Наиболее выгодны ферримагнитные материалы, которые по значению удельного сопротивления могут быть отнесены к полупроводникам и даже диэлектрикам.

Магнитомягкие материалы могут легко намагничиваться и размагничиваться. Они имеют узкую петлю гистерезиса, малую коэрцитивную силу, высокие значения начальной и максимальной магнитной проницаемости, большую магнитную индукцию насыщения и малые удельные магнитные потери.

Свойства и область применения технически чистого железа, а также листовых электротехнических сталей с разным содержанием кремния.

Технически чистым железом считается железо, содержащееменее 0,1% углерода и очень малое количество других примесей.

Различают железо электролитическое и карбонильное.

Электролитическое железо применяется в постоянных полях, когда требуется большая индукция насыщения.

Карбонильное железо используется в виде порошка для изготовления сердечников в высокочастотной электротехнике.

Листовые электротехнические стали изготавливаются из кремнистых сталей с содержанием углерода менее 0,05% и кремния от 0,7 до 4,8%.

По способу прокатки электротехнические листовые стали делятся на обычные и на текстурованные, вследствие чего они являются анизотропными.

По содержанию кремния электротехнические листовые стали делятся на:

- стали с содержанием кремния от 0,7 до 1,8%. Используются для изготовления деталей электрических машин, работающих в постоянном магнитном поле;

- стали с содержанием кремния от 1,8 до 2,8%. Используются в электрических машинах переменного тока;

- стали с содержанием кремния от 2,8 до 4,8%. Используются, главным образом, для изготовления магнитопроводов трансформаторов.

Свойства и область применения сплавов с высокой начальной магнитной проницаемостью (пермаллои), с постоянной магнитной проницаемостью (перминвары) и с большой магнитной индукцией насыщения (пермендюры)

К материалам с высокой начальной проницаемостью относится группа сплавов железа и никеля с содержанием никеля от 35 до 80% - пермаллои. Это наиболее ярко выраженные магнитомягкие материалы. Сплав супермаллой с составом 79% Ni, 15% Fе, 5% Мо, 0,5% Мn имеет максимальную относительную проницаемость.

Недостатками сплавов типа пермаллоя являются их относительно высокая стоимость, необходимость сложной термообработки и сильная зависимость свойств от механических воздействий.

Материалы с постоянной магнитной проницаемостью отличаются узкой петлей гистерезиса. Самым известным материалом с постоянной магнитной проницаемостью является перминвар. Сплав подвергают отжигу при 1000 °С, после чего выдерживают при 400 - 500 °С и медленно охлаждают. Перминвар имеет небольшую коэрцитивную силу, начальная магнитная проницаемость перминвара равна 300 и сохраняет постоянное значение в интервале напряженности поля. Перминвар недостаточно стабилен в магнитном отношении, чувствителен к влиянию температуры и механическим напряжениям. Более удовлетворительной стабильностью магнитной проницаемости отличается сплав, именуемый изопермом. Имеет магнитную проницаемость 30-80.

Наибольшей магнитной индукцией насыщения с кремнистыми электротехническими сталями с низким содержанием кремния отличаются материалы - пермендюр, обладающие высокой индукцией насыщения, большей чем у всех известных ферромагнетиков. Удельное электрическое сопротивление таких сплавов невелико. Это сплавы железа с кобальтом, легированные ванадием.

Пермендюры могут применяться вследствие их высокой стоимости только в специализированной аппаратуре, в динамических репродукторах, осциллографах, телефонных мембранах.