ФЕРРОМАГНИТТІК МАТЕРИАЛДАРДЫҢ МАГНИТТІК
ҚАСИЕТТЕРІ
Ферромагниттік
материалдардың
магниттік
қасиеттерін
тәжірибелік зерттеу үшін, барлық өлшеу жұмыстарын магнит
өрісі
біртекті үлгіде жүргізу қажет. Осындай үлгі ретінде тороидты
қарастыруға болады (
3.10-
сурет), ондағы магниттік сызықтар
ұзындығы оның көлденең өлшемдерінен айтарлықтай көп және w
орамдар санына ие орамалар
бірқалыпты оралған.
Жұқа қабырғалы тороидтағы магнит
өріс кернеулігін және магнит
өрісінің индукциясын есептеу кезінде, барлық магниттік сызықтар,
ортаңғы сызықтың
2
πr
ұзындығына тең,
бірдей ұзындыққа ие. 3.10
суретте оның бір нүктелеріндегі орташа магниттік сызық
пен
Н
кернеулік және
В
индукция векторы көрсетілген
.
Жұқа қабырғалы тороидтың ферромагниттік материалы толығымен
магнитсізделген жен орамада
ток жоқ
(В =
0 және
Н =
0)
деп
болжайық. Егер орамадағы
I
тұрақты токты ақырындап арттыратын
болсақ, онда ферромагниттік материалдатолық
ток заңы (3.3) бойынша
кернеулікке ие магнит өрісі туындайды:
H = Iw/
2
π
r
.
(3.7)
Жұқа қабырғалы тороидтың магнит өрісінің
әрбір
Н
кернеулік
мәніне ферромагниттік материалдың белгілі бір магниттелуі, демек,
В
магниттік индукцияның сәйкес мәндері сәйкес келеді
.
66
Егер жұқа қабырғалы тороидтың материалының бастапқы
магниттік күйі
Н =
0,
В =
0 мәндерімен сипатталатын болса, онда
токтың
бірсарынды өсуі кезінде,
бірінші ретті магниттелу қисығы
(3.10-
суретті
қараңыз, штрих
сызық) деп аталатын
В
(
Н
)
сызықтық
емес
тәуелділігін аламыз. Магнит өрісінің
Н
кернеулігінің қандайда
бір мәндерінен бастап, жұқа қабырғалы ферромагниттік
тороидтағы
В
индукциясы тіптен өсуін тоқтатып,
B
max
тең болып қалады. Бұл
В (Н
)
тәуелділік аумағы
техникалық қанығу аумағы
деп аталады
.
Егер қанығуға қол жеткізіп, орамадағы тұрақты токты бірсарынды
азайта бастасақ, яғни өрістің кернеулігін азайтсақ (3.7), онда индукция
да азая бастайды. Алайда,
В (Н
)
тәуелділігі енді бірінші ретті
магниттелу қисығымен сәйкес келмейді. Орамадағы
ток бағытын
өзгертіп және оның мәнін арттырып, жаңа
В (Н
) тәуелділік аумағын
аламыз.
Магнит
өрісінің
айтарлықтай
теріс
мәндерінде
ферромагниттік материалдың техникалық қанығуы қайта орын алады.
Егер тәжірибені жалғастыратын болсақ: алдымен кері бағыт тогын
азайтып, содан кейін тура бағыттағы токты қанығуға дейін арттырсақ
және т.с.с., онда қайта магниттелудің бірнеше циклінен кейін
В (Н
)
тәуелділігі үшін симметриялы қисықты аламыз (3.10
-
суретті қараңыз
,
тұтас сызық) Бұл тұйықталған
В (Н
) циклі ферромагниттік
материалдың
шектік статикалық гистерезис ілмегі
(немесе
шектік
статикалық гистерезис циклі) деп аталады. Егер симметриялық қайта
магниттеу кезінде техникалық қанығу аумағына қол жеткізілмейтін
болса, онда
В (Н
) симметриялық қисығы ферромагниттік материалдың
симметриялы дарагистерезис ілмегі
деп аталады.
Ферромагниттік материалдардың шектік статикалық гистерезис
циклы
:
Н
с
–
коэрцитивті күш
;
B
r
–
қалдық индукиясы
және
k
=
B
r
/
B
H=10Нс
–
тікбұрыштық коэффициенті
параметрлерімен
сипатталады
(3.10-
суретті
қараңыз)
.
3.10-
сурет
67
3.11-
сурет
Н
с
коэрцитивті күштерінің мәндері бойынша ферромагниттік
материалдар екі топқа бөлінеді
:
■
магнитті-жұмсақ
—
коэрцитивті күштерінің мәндері өте аз
магниттік материалдар
(Н
с
<
50—
100 А/м);
■
магнитті-қатты
—
коэрцитивті күштерінің мәндері өте
үлкен магниттік материалдар
(Н
с
>
20—
30 кА/м).
Магнитті
-
қатты материалдар тұрақты магниттерді дайындауға, ал
магнитті
-
жұмсақ
–
шектік немесе дара циклдер бойынша қайта
магниттелу тәртібінде жұмыс жасайтын электротехникалық
құралдарды даярлау үшін қолданылады.
Магнитті
-
жұмсақ материалдар үш типке бөлінеді
■
тікбұрышты шектік статикалық гизтерезис ілмегімен
(
ТШГ
,
тікбұрыштық коэффициенті
k~ >
0,95) (3.11-
сурет
,
а
);
■
тікбұрышты емес шектік статикалық гистерезис ілмегімен
(
ТШГ
, 0,4 <
k~ <
0,7)
(3.11-
сурет,
б
);
■
В(Н)
тәуелділігі сызықтық
дерлік
болатын, сызықтық
қасиеттерге
ие
:
H
B
r
0
µ
µ
=
(3.11-
сурет
,
в
).
Магнитті
-
жұмсақ
магниттік
сипаттамаларының
барлық
типтері,
ферромагнитті қорытпалардан немесе
ферромагнитті керамикадан (ферритерден)
жасалынған үлгілерде алынуы мүмкін
.
Ферромагниттік қорытпаларға қарағанда
ферритердің ең құнды қасиеті
–
олардың
жоғары меншікті электрлік кедергісі
.
3.12-
сурет
68
Литая сталь
–
құйылған болат; Чугун
–
шойын; Листовая сталь
–
табақ болат
3.13-
сурет
ТШГ ие ферромагниттік
материалдардан жасалынған магниттік
өткізгіштер атвоматика құралдарында, ал ТЕШГ ие
–
электрлік
машиналарда және аппараттарда қолданылады, олардың магниттік
өткізгіштері көбінесе симметриялы дара циклдер бойынша қайта
магниттелу тәртібінде жұмыс атқарады
.
Осындай магниттік өткізгіштерді есептеу кезінде, жұқа
қабырғалы ферромагниттік тороидтардың, орамадағы төменгі
жиілікті синусоидалық ток кезіндегі симмтериялық дара
циклдерінің шыңдарының геометриялық орынын бейнелейтін (
3.12-
сурет), ферромагниттік материалдың
магниттелуінің негізгі
қисығын
қолданады.
Ферромагниттік материалды магниттеудің негізгі қисығы
бойынша абсолютті магниттік өткізгіштің магнит өрісінің Н
кернеулігінен тәуелділігін анықтайды
(3.12-
суретті қараңыз
,
штрих
сызық
):
H
B
a
/
=
µ
(3.8)
3.13-
суретте, электр машиналарда, трансформаторлдарда және
басқа да құрылғыларда қолданылатын кейбір электротехникалық
болаттардың, шойынның және пермаллойдың магниттелуінің негізгі
қисықтары келтірілген
.
Сызықтық қасиеттері бар ферромагниттік материалдардан
жоғары төзімділікке ие тербелмелі контурлардың индуктивтілік
катушкаларының магниттік өткізгіштері даярланады. Мұндай
контурларды,
мысалы,
радиотезникалық
құрылғыларды
(қабылдағыштарда, таратқыштарда) қолданады.
|