Ферромагнитные материалы

Однофазный трансформатор имеет ферромагнитный сердечник,' • на который намотаны первичная и вторичная обмотки.1 Для уменьшения вихревых токов ферромагнитный сердечник набирается ив отдельных пластин шихтованной электротехнической трансформаторной стали толщиной 0,25 или 0,35 им. Первичная обмотка трансформатора присоединяется к сете, напряжение и ток которой необхо-

Различают цепи с постоянными магнитами и цепи, в которых магнитный поток создается током в обмотке, насаженной на ферромагнитный сердечник.

Основной частью всякой цепи переменного тока с ферромагнитным элементом является обмотка, насаженная на ферромагнитный сердечник. Наиболее простой пример такой цепи — это катушка со стальным сердечником. Развитие современной техники обусловило появление большого числа весьма сложных устройств, в некоторых случаях с сердечниками специальной формы или с включением в цепь обмотки емкостей. В качестве материала для сердечников наряду со сталью применяются и другие специальные ферромагнитные материалы с различными зависимостями В = f (Щ. В технической литературе нелинейные электромагнитные цепи называют цепями со сталью.

Электромагнитный измерительный механизм. Подвижный ферромагнитный сердечник в магнитном поле перемещается в такое положение, при котором магнитный поток в электромагнитном устройстве будет наибольшим.

Принцип действия трансформатора. Схема устройства однофазного двухобмоточного трансформатора и его электрическая схема показаны на 7.1, а, б. На схеме представлены только основные части: ферромагнитный сердечник (магнитопровод), две обмотки на сердечнике. Одну обмотку включают в сеть с переменным напряжением. Эту обмотку и относящиеся к ней величины — число витков N\, напряжение и\ и ток Л — называют первичными.

Ферромагнитный сердечник ротора намагничивается вращающимся магнитным полем обмотки статора; полюса ротора стремятся занять относительно вращающегося поля такое положение, при котором магнитный поток будет наибольшим.

с возбуждением от постоянных магнитов показана на 10.11, где обозначены: / — постоянные магниты, расположенные на статоре; 2—обмотка ротора; 3 — цилиндрический ферромагнитный сердечник, служащий для уменьшения магнитного сопротивления магнитопровода; 4 — коллектор; 5 — якорь в виде тонкостенного стаканчика из изоляционного материала.

как правило, многовитковую катушку, которая насаживается на ферромагнитный сердечник. Полню, образованный катушкой и сердечником, называют явно выраженным или ЯВЕЫМ.

При /гм = 1 имеем совершенную связь — потоки рассеяния отсутствуют и весь поток является потоком взаимной индукции, который сцепляется со всеми витками обеих катушек; при этом матрица (9.21) — особенная: detL = 0. Приблизиться к этому предельному случаю можно, используя ферромагнитный сердечник с высокой магнитной проницаемостью и применяя плотную без зазоров намотку витков катушек. Другого предельного случая (?м = 0) можно достичь, располагая ось одной катушки перпендикулярно оси другой так, чтобы точка пересечения оказалась в ее центре.

Дроссельный магнитный усилитель (МУ) представляет собой замкнутый ферромагнитный сердечник с двумя обмотками, одна из которых — рабочая адр, другая — управляющая шу. На рабочую обмотку с последовательно включенным с ней резистором RH подается переменное напряжение, а обмотка управления подключена к источнику управляющего сигнала.

Короткозамкнутый ротор представляет собой ферромагнитный сердечник в виде цилиндра с пазами, в которые уложена обмотка ротора, состоящая из медных или алюминиевых стержней. Эти стержни соединяются между собой торцовыми кольцами и образуют цилиндрическую клетку. В большинстве случаев клетка ротора отливается из алюминия или из сплава на его основе. Для уменьшения потерь мощности в магнитопроводе ротор, так же как и статор, собирают из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали.

Различают магнитно-мягкие и магнитно-твердые ферромагнитные материалы. К магнитно-мягким материалам относятся чистое железо, углеродистые электротехнические стали, сплавы железа и никеля, некоторые химические соединения железа. Магнитно-мягкие материалы характеризуются относительно малой величиной Нс и небольшой площадью циклов гистерезиса (кривые / и 2 на 6.7,6). Магнитно-мягкие материалы применяются для изготовления магнитных цепей электрических машин, трансформаторов, электроизмерительных приборов и разнообразных электротехнических аппаратов. Магнитно-мягкие материалы с малым значением Вг (кривая 1 на 6.7,6) при постоянном токе дают возможность в широких пределах изменять магнитный поток. Некоторые магнитно-мягкие материалы при соответствующей технологии обработки позволяют получить «прямоугольную» петлю гистерезиса (кривая 2). Материалы с «прямоугольной» петлей характеризуются весьма малыми значениями Я, и большим значением Вг, близким к Bs. Магнитно-мягкие материалы с «прямоугольной» петлей гистерезиса находят широкое применение в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Для упрощения анализа соотношений синхронного генератора, как и двигателя, будем считать, что мы имеем машину с неявновыраженными полюсами, ферромагнитные материалы

По значению параметра Нс предельного статического цикла гистерезиса ферромагнитные материалы делятся на группы:

Магнитопроводы из ферромагнитных материалов с прямоугольным предельным статическим циклом гистерезиса применяются в оперативной памяти цифровых ЭВМ, магнитных усилителях и других устройствах автоматики. Ферромагнитные материалы с округлым предельным статическим циклом гистерезиса используются при изготовлении магни-топроводов электрических машин и аппаратов. Магнитопроводы этих устройств обычно работают в режиме перемагничивания по симметричным частным циклам. При основных расчетах магнитопроводов таких электротехнических устройств симметричные частные циклы заменяют основной кривой намагничивания ферромагнитного материала, которая представляет собой геометрическое место вершин симметричных частных циклов тонкостенного ферромагнитного тороида ( 7.7), полученных при синусоидальном токе низкой частоты в обмотке.

Применяя для отдельных участков магнитопровода ферромагнитные материалы с различными магнитными свойствами и геометрическими формами, можно решать технические задачи усиления поля и придания ему необходимой конфигурации в рабочих объемах электромагнитных устройств.

Ферромагнитные материалы с широкой петлей гистерезиса (Яс > 4 000 а/м) называются магнитнотвердыми '2; их применяют для постоянных магнитов Ферромагнитные материалы с узкой петлей гистерезиса (Нс < 200 а/м) на зываются магнитномягкими; их применяют в переменных

Основной частью всякой цепи переменного тока с ферромагнитным элементом является обмотка, насаженная на ферромагнитный сердечник. Наиболее простой пример такой цепи — это катушка со стальным сердечником. Развитие современной техники обусловило появление большого числа весьма сложных устройств, в некоторых случаях с сердечниками специальной формы или с включением в цепь обмотки емкостей. В качестве материала для сердечников наряду со сталью применяются и другие специальные ферромагнитные материалы с различными зависимостями В = f (Щ. В технической литературе нелинейные электромагнитные цепи называют цепями со сталью.

Листовые ферромагнитные материалы с целью улучшения магнитных свойств подвергают особой обработке, в результате которой материалы приобретают магнитную

Свойством изменения (х в зависимости от механических напряжений обладают по существу все ферромагнитные материалы. На этом, например, основано определение механических напряжений в стальных конструкциях посредством измерения переменных магнитных полей, создаваемых в отдельных небольших участках этих конструкций. Однако для большого количества электрических машин, трансформаторов, реле и т. п. механические напряжения, обычно появляющиеся в магнитопроводах, практически не оказывают влияния на их работу.

Ферромагнитные материалы и их свойства. Способность намагничиваться и усиливать внешнее магнитное поле — это важное, но не единственное свойство ферромагнитных веществ. Для практики большое значение имеют и другие свойства, выявляемые в процессе намагничивания.

При технических расчетах используют основную кривую намагничивания данного материала, близкую к кривой первоначального намагничивания, но не совпадающую с ней. На 3.11 изображены основные характеристики намагничивания некоторых ферромагнитных материалов. При циклическом перемагни-чивании с определенной частотой ферромагнитные материалы нагреваются, что свидетельствует о затрате энергии на перемагничивание.