Лекция №33

5. Нелинейные магнитные цепи при неизменном во времени магнитном потоке

Для увеличения магнитного потока приданной намагничивающей силе, а также для концентрации магнитного поля и придания ему желаемой конфигурации в определенном месте электротехнической установки ее части выполняют из ферромагнитных материалов. Эти ферромагнитные части называются магнитопроводом или сердечником. В цепях переменного тока ферромагнитные сердечники позволяют получить целый ряд особых явлений.

Магнитный поток в большинстве случаев создается токами, протекающими по системе проводов, которую называют обмоткой (катушкой) устройства. Систему ферромагнитных тел, предназначенных для усиления, надлежащего направления и концентрации магнитного потока, который создается токами обмоток или постоянными магнитами, называют магнитной цепью. О магнитной цепи говорят в тех случаях, когда главная часть магнитного потока проходит по замкнутой или почти замкнутой системе ферромагнитных тел с большой проницаемостью.

5.1. Статические характеристики магнитных материалов

Свойства магнитных материалов обычно характеризуют зависимостью между индукцией B и напряженностью H магнитного поля, которая аналитически точно не определяется, а находится экспериментально и задается в виде графиков и таблиц.

Известно, что при одном и том же значении напряженности магнитного поля индукция может иметь различные значения в зависимости от предшествующего магнитного состояния материала или, как говорят, от магнитной предыстории.

Если в полностью размагниченном ферромагнитном материале монотонно увеличивать напряженность и определять индукцию в установившемся режиме, то получится зависимость B(H), которую называют кривой начального намагничивания (рис. 5.1).

Статическая магнитная проницаемость материала

, (B, Тл = Вс/см^-2; H, А/м), (5.1)

где – магнитная проницаемость вакуума. Величина  зависит от напряженности поля.

Вследствие необратимости процессов намагничивания магнитное состояние зависит от предшествующих воздействий, которые постепенно стираются новыми воздействиями (рис. 5.2). Такое свойство называется гистерезисом (от греческого – запаздывание).

Семейство симметричных петель гистерезиса (рис. 5.2) получено при различных значениях . По мере увеличения увеличивается ширина петли гистерезиса и меняется ее форма. При некотором форма петли уже не изменяется, а растут безгистерезисные участки. Такая петля носит название предельной петли гистерезиса.

Характерными точками на петле являются:

B_r – остаточная индукция при Н = 0;

Н_с – коэрцитивная (задерживающая) сила при В = 0.

Даже в статическом состоянии нелинейный магнитный элемент обладает совершенно различными характеристиками в зависимости от магнитной предыстории. Поэтому принято характеризовать магнитные материалы основной кривой намагничивания, которая является геометрическим местом вершин симметричных петель гистерезиса (на рис. 5.2 она показана сплошной линией). Основная кривая намагничивания однозначна, вполне определена для данного материала и проще всего снимается экспериментально.