4.2 Магнитная проницаемость
При расчёте магнитных полей в электрических машинах особую роль играет магнитная проницаемость. Выше были даны понятия о магнитной проницаемости: относительной , абсолютной a, начальной Н и максимальной M. Значения характеристик , a,Н,M можно получить, используя основную кривую намагничивания (рис. 4.4). Из этой кривой они определяются как тангенс угла наклона прямой ОА к оси абсцисс. Относительная магнитная проницаемость или просто магнитная проницаемость для любой точки на кривой зависимости В(Н) будет равна тангенсу угла наклона прямой, проведенной через эту точку, к оси абсцисс, т.е.
,
(4.1)
где - угол наклона прямой ОА к оси абсцисс; mB, mH- масштабы по осям В и Н соответственно.
Магнитные проницаемости начальная H и максимальная M являются частными случаями магнитной проницаемости , полученной из графика рис. 4.4 и формулы 4.1, и представляет собой тангенс угла наклона касательной на начальном участке кривой зависимости В от H (для H) и наклона прямой, проведенной из начала координат в точку верхнего перегиба кривой для M, т. е.
,
(4.2)
.
(4.3)
Рис 4.4. Определение магнитной проницаемости.
Рассмотренные выше магнитные характеристики относились к случаям намагничивания и размагничивания, происходящими под действием постоянного поля, и они являются статическими.
При намагничивании переменным полем петля гистерезиса, которая характеризует затраты энергии за один цикл перемагничивания, расширяется (увеличивается её площадь). Такую петлю гистерезиса называют динамической, зависимость В(Н) - динамической кривой намагничивания, а отношение амплитудного значения индукции BM к амплитудному значению напряжённости магнитного поля HM — динамической (амплитудной) магнитной проницаемостью
.
(4.4)
На кривой зависимости B~ от H, так же как на кривой зависимости (H), можно видеть динамическую магнитную проницаемость начальную и максимальную.
С увеличением частоты магнитного поля динамическая магнитная проницаемость ~ снижается (рис. 4.5). Частота, при которой резко уменьшается магнитная проницаемость и возрастает tg магнитных потерь (см. п 4.3), индивидуальна для каждой марки магнитного материала; её называют критической частотой fкр. Установлено, что при прочих равных условиях, чем выше начальная магнитная проницаемость, тем меньше граничная частота. Снижение магнитной проницаемости на высоких частотах объясняется инерционностью магнитных процессов и резонансом доменных стенок.
При использовании магнитных материалов одновременно в постоянном H0 и переменном H~ магнитных полях их магнитные свойства характеризуют величиной дифференциальной магнитной проницаемости диф:
.
(4.5)
Величина диф характеризуется тангенсом угла между осью абсцисс и касательной к основной кривой намагничивания в данной точке (см. рис. 4.4). При определении величины диф необходимо условие H0 >>H С увеличением H0 диф уменьшается.
Рис. 4.5. Зависимость динамической начальной магнитной проницаемости от частоты для пермаллоев (1 -6) и ферритов (7-9). 1-81НМА; 2 - 80НХС; 3 - 79НМ; 4 - 50НХС; 5 - 50Н; 6 - 50НХС (Толщина образцов 1-5 0,2 мм, образца 6 h=0,02 мм); 7 - оксифер-2000; 8 -оксифер-1000; 9 - оксифер-400.