7.3. Ферромагнетики

7.3.1. У ферромагнитных материалов магнитная проницаемость ве­лика и не постоянна. Эти материалы намагничиваются в магнитном поле, т. е. после того, как перестает действовать магнитное поле, они сохра­няют магнитные свойства. Такие материалы называются ферромагне­тиками.

Магнитная проницаемость ферромагнетиков не является по­стоянной, поэтому использу­ется кривая намагничивания (рис. 7.3). Кривой намагничива­ния называется зависимость маг­нитной индукции от напряженно­сти магнитного поля. Типичная кривая намагничивания имеет линейный участок и участок на­сыщения. Линейный участок ис­пользуют при работе ферромагне­тика в измерительных приборах, когда нужно сохранить линейную зависимость магнитных свойств материала от напряженности маг­нитного поля.

Участок насыщения использу­ют в таких приборах, где ферромаг­нетик должен обеспечить постоян­ную и максимальную магнитную индукцию (генераторы постоянно­го тока, двигатели и т. п.).

7.3.2. Если рассмотреть про­цесс переменного намагничива­ния ферромагнетика, то можно построить петлю гистерезиса (рис. 7.4). Форма и площадь петли зависит от материала сер­дечника. По петле гистерезиса определяются характеристики ферромагнитного материала. Петля гистерезиса характеризу­ется основными величинами (рис. 7.5):

а) индукцией насыщения максимальной индукцией, которую может обеспечить ферромагнетик;

б) остаточной индукцией которая устанавливается в ферро­магнетике при отключении поля;

в) коэрцитивной силой т. е. значением напряженности поля, необходимого для размагничивания ферромагнетика (для установления индукции В = 0).

Площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, которая рас­ходуется на перемагничивание мате­риала. Коэрцитивная сила характеризу­ет способность материала сохранять остаточную намагниченность. По зна­чению коэрцитивной силы ферромагне­тики разделяются на две группы:

— магнитомягкие с узкой петлей гистерезиса (рис. 7.6, а);

— магнитотвердые с широкой петлей гистерезиса (рис. 7.6, б).

7.3.3. Магнитомягкие ферромагне­тики имеют незначительные потери на перемагничивание материала. Поэтому они используются для создания переменных магнитных пото­ков, т. е. в магнитных цепях с катушками, включенными на переменное напряжение. Магнитомягкие сердечники применяются в трансформа­торах, двигателях и генераторах переменного тока, электромагнитах и

др.

В электротехнических приборах применяют холоднокатаную элект­ротехническую сталь (марки 3412...3416), горячекатаную электротех­ническую сталь (марки 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1313, 1411, 1412, 1413, 1511, 1512, 1513, 1514 и др.).

Потери на вихревые токи в сердечнике зависят от удельного элект­рического сопротивления материала. Применение ферритов в электро­технических приборах и устройствах дает возможность делать сердеч­ники сплошными, а не шихтованными. Ферриты имеют большое удельное электрическое сопротивление, их применяют в цепях повышенной частоты.

7.3.4. Магнитотвердые ферромагнетики используют для создания по­стоянных магнитных потоков. Постоянные магниты изготовляют из магнитотвердых материалов.

Самыми распространенными являются сплавы типа ЮНДК (желе­зо, кобальт, никель, алюминий) с большой коэрцитивной силой.

Магнитные характеристики ферромагнетиков ухудшаются от меха­нических ударов и повышения температуры. Постоянные магниты при этом размагничиваются.