4.12. Петля магнитного гистерезиса и её характерные точки
Комплекс магнитных свойств магнитного материала описывается кривыми намагничивания-размагничивания – петлями магнитного гистерезиса (hysteresis – отставание, запаздывание). Намагничивание происходит при увеличении напряжённости внешнего магнитного поля, а размагничивание при снижении напряжённости внешнего магнитного поля. Магнитный гистерезис – это неоднозначная зависимость магнитной индукции в материале или намагниченности материала от напряженности внешнего магнитного поля при квазистатическом16 его изменении. Неоднозначность точек кривой при намагничивании и размагничивании объясняется необратимостью процессов намагничивания в области II (рис. 4.7). При снижении напряжённости внешнего магнитного поля снижение намагниченности в материале происходит с отставанием: при определённом значении снижающейся напряжённости намагниченность материала будет выше, чем при том же значении увеличивающейся напряжённости внешнего магнитного поля.
Петли гистерезиса могут быть построены как по намагниченности, так и по индукции.
Петля магнитного гистерезиса по индукции – замкнутая кривая, выражающая зависимость магнитной индукции в материале от амплитуды напряжённости магнитного поля при периодическом достаточно медленном изменении последнего.
Петля магнитного гистерезиса по намагниченности – замкнутая кривая, выражающая зависимость магнитной намагниченности материала от амплитуды напряжённости магнитного поля при периодическом достаточно медленном изменении последнего.
В зависимости от значения амплитуды периодически меняющейся напряжённости внешнего магнитного поля может быть построено множество петель гистерезиса для одного образца магнитного материала (рис 4.8)
Рис. 4.8 Частные петли гистерезиса и основная кривая намагничивания
Вершины частных петель гистерезиса соединяет основная кривая намагничивания - геометрическое место вершин симметричных петель магнитного гистерезиса17, которые получают при последовательно возрастающих максимальных значениях напряжённости внешнего магнитного поля.
Наиболее информативной является предельная петля гистерезиса, когда индукция в материале достигает индукции технического насыщения для взятого образца (материал полностью намагничен). Петля гистерезиса представлена на рисунке 4.9.
Предельная петля гистерезиса определяет следующие параметры магнитного материала:
- остаточная индукция , Вост - индукция, сохраняющаяся в магнитном материале после намагничивания его до намагниченности технического насыщения и уменьшения напряжённости внешнего магнитного поля до нуля.
- коэрцитивная сила , Нс - величина, равная напряжённости магнитного поля, необходимого для изменения магнитной индукции от остаточной индукции до нуля (коэрцитивная сила по индукции).
- магнитные потери на гистерезис – потери энергии на перемагничивание, пропорциональные площади, охватываемой петлей гистерезиса.
По значению коэрцитивной силы и площади петли гистерезиса различают магнитомягкие и магнитотвёрдые материалы. Магнитомягкие материалы имеют малую площадь петли гистерезиса, а магнитотвердые – большую.
У магнитомягких материалов коэрцитивная сила, как правило, ниже 800 А/м. Эти материалы используются, например, для магнитопроводов электрических машин переменного тока, и малая коэрцитивная сила обусловливает малые потери на перемагничивание.
Магнитотвердые материалы имеют коэрцитивную силу более 4000 А/м. Они имеют также большую остаточную индукцию и используются как материалы для постоянных магнитов.