Направление намагниченности

Во многих случаях при расчете приходится определять не только значения ЭДС, напряжений и токов, но и их направления. Объясняется это тем, что направления указанных величин характеризуют ряд показателей, которые могут представлять интерес при изучении электротехнического устройства. Например, направление тока в намагничивающей обмотке некоторого электромагнитного устройства, включенной в данную цепь, определяет направление магнитного поля, возбуждаемого этой катушкой. Определив при расчете электрической цепи направления ЭДС и тока или напряжения и тока некоторых элементов цепи, можно легко определить, какие из них являются источниками, а какие приемниками.

В случае одной намагничивающей обмотки за положительное направление магнитного потока принимают направление, связанное правилом праноходового винта с положительным направлением тока намагничивающей катушки. В том случае, когда положительное направление магнитного потока не очевидно, что может быть при наличии нескольких намагничивающих обмоток, можно задаться им произвольно. Действительное направление магнитного потока выявляется в этом случае в результате анализа или расчета.

Как было показано ранее, напряженность Н можно рассматривать как удельную МДС, необходимую для создания магнитного потока на единице длины контура интегрирования. Тогда, очевидно, произведение HI можно рассматривать как МДС, необходимую для создания магнитного потока на участке магнитной цепи длиной /. Величину HI называют разностью скалярных магнитных потенциалов и иногда магнитным напряжением: Я/= UM. На участке магнитной цепи, не содержащем намагничивающей обмотки, положительное направление магнитного напряжения совпадает с направлением напряженности.

Уравнение (6.9) может быть применено и к замкнутому в геометрическом смысле контуру. Это значит, что часть контура может проходить по стрелке, указывающей положительное направление магнитного напряжения между какими-либо точками контура. Указанная особенность уравнения (6.9) позволяет легко найти магнитное напряжение между интересующими нас точками магнитопровода.

Величина разрядного тока записи /р выбирается такой, чтобы напряженность магнитного поля, создаваемого им, была меньше коэрцитивной силы в направлении ОЛН. Таким образом, только ток /рне может изменить направление магнитного потока в пленочном элементе.

Торможение противовключением наблюдается в том случае, когда электродвигатель включают на подъем, а момент от груза заставляет якорь вращаться в сторону опускания колонны. Так как направление магнитного потока не изменяется, то изменится направление э. д. с. двигателя, напряжение якоря уже будет определяться суммой U+E, ток якорной цепи

анизотропию, т. е. зависимость магнитной проницаемости ц от направления магнитного поля. Сердечники при этом конструируют таким образом, чтобы направление магнитного поля соответствовало наибольшим значениям jj,. Такая конструкция сердечников дает возможность производить расчет магнитной цепи так же, как и в случае изотропных материалов. Магнитные свойства некоторых типов материалов резко ухудшаются при появлении в них механических напряжений. Сердечники из таких материалов приходится помещать в специальные кожухи из диэлектрика, на который наматывается обмотка, для предотвращения механического сжатия сердечника витками обмотки Ч

сумму намагничивающих сил, встречающихся при обходе данного магнитного контура (намагничивающую силу считают положительной, если ее направление совпадает с направлением обхода); в правую часть уравнения записывают алгебраическую сумму маг-нитныхнапряженийучастковмагнитопровода (Я„ /„= Umn),называют магнитным напряжением данного участка магнитной цепи, по аналогии с напряжением на участке электрической цепи, и считают его положительным, если направление магнитного потока на этом участке совпадает с направлением обхода

5. Как изменится направление электромагнитной силы, действующей на проводнике магнитном поле, если: а) изменить направление тока в проводнике, б) изменить направление магнитного поля на противоположное,

Рассматривая магнитное поле машины в этот момент, отметим направление магнитного потока Фя обмотки якоря, которая на 8.20 представлена одной катушкой. При активной нагрузке (cos ф„=1) э.д.с. и ток в обмотке якоря совпадают по фазе, поэтому при / = /„ э.д.с. тоже максимальна е = ?т, что соответствует положению полюсов, изображенному на 8.20, а. В этом случае оси магнитных потоков якоря Фя и полюсов Фв сдвинуты на я/2, реакция якоря действует поперек оси полюсов, увеличивая магнитную индукцию под одним краем полюса и уменьшая под другим; в целом магнитный поток несколько уменьшается и ось результирующего потока смещается против вращения ротора.

Магнитное поле статора. Вращающееся магнитное поле статора образуется при протекании трехфазного тока в обмотках статора, оси которых смещены в пространстве на 120°/р. На 18.4, а стрелкой показано направление магнитного поля трех сдвинутых на 120° одна относительно другой обмоток статора АХ, BY, CZ, подключенных к трехфазной сети. Построение ( 18.4, б) выполнено для трех моментов времени (1—3), отмеченных на 18.4, а. Направление токов указано точкой и крестиком, направление магнитного поля определено по правилу буравчика. Как видно из 18.4, а, для р — 1 результирующее магнитное поле вращается ь пространстве с частотой QQ = <*>• Обмотка статора, так же как и ротора, может образовывать много магнитных полюсов. При этом каждая фаза обмотки делится на р частей, разнесенных по внутренней поверхности статора. За один период изменения синусоидального тока оси магнитных полюсов перемещаются в пространстве на угол 2п/р. Частота вращения магнитного поля зависит от частоты переменного тока в обмотках и числа пар полюсов:

В отсутствие внешнего поля под действием обменных сил ферромагнетик намагничивается до насыщения, соответствующего данной температуре. При этом сумма энергий магнитной анизотропии и магнито-статической должна быть минимальной. Минимуму энергии магнитной анизотропии соответствует направление намагниченности по осям легкого намагничивания. Магнитостатическая энергия равна нулю при нулевом коэффициенте размагничивания, что имеет место для образцов замкнутой формы, например для кольцевых сердечников, намагниченных по окружности, или для очень длинных стержней, намагниченных вдоль продольной оси. Размагничивающее поле также уменьшится независимо от величины коэффициента размагничивания образца, если весь объем ферромагнетика разобьется на домены так, что

Для ТМП, выполненной в виде длинной полоски ( 7.18) и намагниченной до насыщения, вектор намагниченности Ма располагается по оси легкого намагничивания (ОЛН), направленной вдоль длинной стороны полоски (см. § 1.4). Условимся считать направление намагниченности для этого случая отрицательным, т. е. представим полоску как «отрицательный домен» (на 7.18 оставим полоску незаштрихованной). Остаточный поток при этом равен Ф0ст — B^S, где Bs — индукция насыщения; S — площадь пленки. Если теперь воздействовать на пленку кратковременным (меньшим времени пере-магничивания пленки) внешним полем Н >• Нс обратного по сравнению

Все материалы-носители ЦМД характеризуются большой одноосной магнитной анизотропией. Чем больше поле анизотропии, тем ближе направление намагниченности ЦМД к нормали плоскости пластины и тем меньше отклонение формы стенок ЦМД от цилиндрической. Недостаточное для стабильного существования ЦМД значение поля анизотропии может привести также к спонтанному зарождению ЦМД под действием поля размагничивания. Для одноосных кристаллов напряженность поля анизотропии, необходимая для зарождения изолированного домена, оценивается по формуле

По принципу действия гистерезисный двигатель примыкае1 к синхронным двигателям с постоянными магнитами ротора. Dpi включении статора в сеть его магнитное поле замыкается чере: активную часть ротора и намагничивает ее. Вследствие гистерезис; намагниченность и направление намагниченности ротора сохраняют ся и при смещении полюсов статора. При этом между полюсам! статора и зонами намагниченности (полюсами) ротора возникаю' силы магнитного притяжения, которыми создается вращающш момент. Гистерезисный вращающий момент не зависит от скольже ния ротора. Если он преобладает над тормозным моментом сопро тивления, то ротор разгоняется и достигает синхронной скорости При случайном увеличении скорости выше синхронной гистерезис ный момент меняет свое направление, что способствует*возвраще нию ротора к синхронной скорости вращения.

нии информации пермаллойные элементы намагничены в одном или другом направлении оси легкого намагничивания, которое совпадает с продольным направлением в пленке и является окружностью для проволоки с электролитическим покрытием. При записи ток слов делает направление намагниченности почти сов падающим с направлением оси трудного намагничивания. Ток чисел отклоняет направление намагниченности в ту или другую сторону, так что после прохождения импульсов намагниченность устанавливается в направлении ОЛН.

При наложении внешнего магнитного поля происходит рост объема доменов, которые имеют направление намагниченности, совпадающее или близкое к направлению напряженности поля. Зависимость магнитной индукции ферромагнитного вещества от напряженности внешнего поля называют кривой намагничивания, она имеет вид, показанный на 3.4. Кривую намагничивания ферромагнетиков можно разделить на несколько участков, которые характеризуются определенными процессами намагничивания. В области слабых полей (область /) магнитные восприимчивость и проницаемость не изменяются. Изменение магнитной индукции в этой области происходит в основном за счет обратимых процессов, которые обусловлены смещением границ доменов.

петля гистерезиса является почти полной ( 8.21, а). Это свойство используется в двух видах интегральной памяти: элементе памяти с плоскими магнитными пленками ( 8.21, б) и элементе памяти с электролитическим магнитным покрытием, нанесенным на проволоку ( 8.21, в). При хранении информации пермаллойные элементы намагничены в одном или другом направлении оси легкого намагничивания, которое совпадает с продольным направлением в пленке и является окружностью для проволоки с электролитическим покрытием. При записи ток слов делает направление намагниченности почти совпадающим с направлением оси трудного намагничивания. Ток чисел отклоняет направление намагниченности в ту или другую сторону, так что после прохождения импульсов намагниченность устанавливается в направлении ОЛН.

где ctj — направляющие косинусы вектора самопроизвольной намагниченности Is относительно кристаллографических осей, а /С — постоянная анизотропии. Так как с увеличением /С более жестко фиксируется направление намагниченности в материале, то при малых значениях К. материал имеет большую магнитоупругую чувствительность.

В установившемся режиме при Q2 = Qx гистерезисный двигатель по сути дела превращается в двигатель с постоянными магнитами. Однако механическая характеристика последнего имеет существенную особенность — пусковой синхронный момент равен нулю так же, как и у двигателя с электромагнитным возбуждением ротора. Дело в том, что материал постоянных магнитов имеет значительно большую коэрцитивную силу (Нс 5= 500 а/см). Машина намагничивается один раз на заводе в сильном импульсном магнитном поле, и собственное поле машины не может изменить направление намагниченности ротора. Поэтому во время пуска при Й2< Q! синхронный момент быстро изменяет знак, а ротор остается неподвижным. Для разгона двигателя используется дополнительный асинхронный момент, созданный токами в «беличьей клетке». При скорости, близкой к синхронной, двигатель рывком втягивается в синхронизм. Синх-ронные двигатели с постоянными магнитами применяются в тех случаях, когда не требуется большой пусковой момент, так как по сравнению с гистерезисными двигателями они имеют меньшие габариты при равной мощности.

В электротехнических устройствах используются ферромагнитные материалы, которые характеризуются способностью намагничиваться во внешнем магнитном поле и усиливать его. Это происходит потому, что ферромагнетики состоят из макроскопических намагниченных областей -доменов с размерами порядка 0,001 см. При появлении внешнего магнитного поля происходит смещение границ доменов - объемный рост доменов, направление намагниченности которых совпадает с направлением внешнего поля, - и поворот остальных доменов в сторону внешнего поля. Этим процессам, препятствует тепловое движение атомов в кристаллической решетке вещества, поэтому магнитные свойства материалов ухудшаются с ростом температуры. При превышении некоторого критического значения температуры, называемого точкой Кюри, магнитные свойства ферромагнитного материала не проявляются. Типичные значения этой температуры составляют 700-900°С.