§ 14.5. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Ферромагнитные материалы подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые.

Магнитомягкие материалы обладают круто поднимающейся основной кривой намагничивания и относительно малыми площадями гистерезисных петель. Их применяют во всех устройствах, которые работают или могут работать при периодически изменяющемся магнитном потоке (трансформаторах, электрических двигателях и генераторах, индуктивных катущках и т. п.).

Некоторые магнитомягкие материалы, например перминвар, сплавы 68НМП и др., обладают петлей гистерезиса по форме, близкой к прямоугольной (рис. 14.4,fl). Такие материалы получили распространение в вычислительных устройствах и устройствах автоматики.

В группу магнитомягких материалов входят электротехнические стали, железоникелевые сплавы типа пермаллоя и др.

Магнитотвердые материалы обладают полого поднимающейся основной кривой намагничивания и большой площадью гистерезисной петли. В группу магнитотвердых материалов входят углеродистые стали, сплавы магнико, вольфрамовые, платинокобальтовые сплавы и сплавы на основе редкоземельных элементов, например самарийкобальтовые. У последних w 0,9 Тл и Я, = 660 кА/м.

На рис. 14.4, б качественно сопоставлены гистерезисные петли для магнитомягкого материала типа пермаллоя (кривая /) и для магнитотвердого материала (кривая 2).

§ 14.6. Магнитодиэлектрики и ферриты. В радиотехнике, где используют колебания высокой частоты, сердечники индуктивных катушек изготовляют из магнитодиэлектриков или ферритов.

Магнитодиэлектрики - материалы, полученные путем смешения мелкоизмельченного порошка магнетита, железа или пермаллоя с диэлектриком. Эту смесь формуют и запекают. Каждую ферромагнитную крупинку обволакивает пленка из диэлектрика. Благодаря наличию таких пленок сердечники из магнитодиэлект-

риков не насыщаются; р их находится в интервале от нескольких единиц до нескольких десятков.

Ферриты - ферримагнитные материалы. Магнитомягкие ферриты изготовляют из оксидов железа, марганца и цинка или из оксидов железа, никеля и цинка. Смесь формуют и обжигают, в результате получают твердый раствор. По своим электрическим свойствам ферриты являются полупроводниками. Их объемное сопротивление q = 1ч-10 Ом • м, тогда как для железа q 10~ Ом • м.

Можно получить ферриты с различными магнитными свойствами. В отличие от магнитодиэлектриков ферриты могут насыщаться. Коэрцитивная сила магнитомягких ферритов составляет примерно 10 А/м. Маркируют их буквами и цифрой. Например, феррит 6000 НМ означает никель-марганцевый феррит, у которого на начальном участке кривой намагничивания р = 6000. Магнитотвердые ферриты выполняют на основе феррита бария. Например, у феррита ЗБА Б, = 0,38 Тл; Я, = 145 А/м.

§ 14.7. Закон полного тока. Магнитное поле создается электрическими токами. Количественная связь между линейным интегралом от вектора напряженности магнитного поля Н вдоль любого

произвольного контура и алгебраической суммой токов охваченных этим контуром, определяется законом полного тока

фЯТр. (14.5)

Положительное направление интегрирования d/ связано с положительным направлением тока / правилом правого винта. Если контур интегрирования будет пронизывать катущк;с числом вит-

ков W, по которой проходит ток /, то / = /ш и И dl = fw.

Закон полного тока является опытным законом.Его можно экспериментально проверить путем измерения ф Я d/ с помощью специального устройства (известного из курса физики), называемого магнитным поясом.

§ 14.8. Магнитодвижущая (намагничивающая) сила. Магнитодвижущей сылой (МДС) или намагничивающей сылой (НС) катущки или обмотки с током называют произведение числа витков катущки ш на протекающий по ней ток /.

МДС fw вызывает магнитный поток в магнитной цепи подобно тому, как ЭДС вызывает электрический ток в электрической цепи. Как и ЭДС, МДС - величина направленная (положительное направление на схеме обозначают стрелкой).

Положительное направление МДС совпадает с движением ост-

-1и/ --iw

II Основной поток

Рис. 14.5

Рис. 14.6

рия правого винта, если винт вращать по направлению тока в обмотке.

Для определения положительного направления МДС пользуются мнемоническим правилом, если сердечник мысленно охватить правой рукой, расположив ее пальцы по току в обмотке, а затем отогнуть большой палец, то последний укажет направление МДС.

На рис. 14.5 дано несколько эскизов с различным направлением намотки катушек на сердечник и различным направлением МДС.

§ 14.9. Разновидности магнитных цепей. Магнитной цепью в общем случае называют совокупность катушек с током, ферромагнитных тел или каких-либо иных тел (сред), по которым замыкается магнитный поток.

Магнитные цепи могут быть подразделены на неразветвленные • и разветвленные. Примером неразветвленной цепи может служить цепь, показанная на рис. 14.6. Разветвленные цепи делятся на симметричные и несимметричные. Магнитная цепь на рис. 14.7 симметрична: в ней 0j = Ф2, если обе части ее, расположенные слева и справа от вертикальной пунктирной линии, одинаковы в геометрическом отношении, изготовлены из одного и того же материала и если =

Достаточно сделать Ф /2/3, изменить направление тока одной из обмоток или сделать воздушный зазор в одном из крайних стержней магнитопровода, чтобы магнитная цепь (рис. 14.7) стала несимметричной. Если цепь (рис. 14.7) окажется несимметричной, то Ф, Ф Ф2.

«о»

§ 14.10. Роль ферромагнитных материалов в магнитной цепи.

Электрические машины, трансформаторы и другие аппараты конструируют так, чтобы магнитный поток в них был по возможности наибольшим. Если в магнитную цепь входит ферромагнитный ма-" териал, то поток в ее ветвях при одной и той же МДС и одинаковой , геометрии цепи оказывается во много раз больше, чем в случае отсутствия ферромагнитного материала.

Пример 139. Даны два одинаковых в геометрическом отношении кольцевых сердечника (рис. L4.8). Радиус их средней магнитной линии R = \0 см, поперечное сечение S = 2 см . Один сердечник неферромагнитный, например деревянный, а