что такое магнитные потери

МАГНИТНЫЕ ПОТЕРИ

Полезное

Смотреть что такое «МАГНИТНЫЕ ПОТЕРИ» в других словарях:

магнитные потери — Потери на перемагничивание ферромагнетиков. Складываются из потерь на гистерезис, на вихревые токи и на магнитное последействие. [http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=648344] Тематики электротехника, основные понятия EN magnetic losses … Справочник технического переводчика

Магнитные потери — 9.1.26. Магнитные потери Потери, возникающие в магнитной системе трансформатора в режиме холостого хода при номинальном напряжении и номинальной частоте Источник: ГОСТ 16110 82: Трансформаторы силовые. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

магнитные потери — ГОСТ Р 54480 2011 магнитные потери Р, Вт Часть мощности магнитного поля, поглощаемая образцом магнитного вещества и рассеиваемая в виде тепла при воздействии на материал меняющегося во времени электромагнитного поля. все термины стандарта см.… … Металлургия. Терминология ГОСТ

магнитные потери — magnetiniai nuostoliai statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektromagnetinė energija, feromagnetikuose virstanti šiluma, kai jie permagnetinami kintamajame magnetiniame lauke. atitikmenys: angl. magnetic loss vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

магнитные потери — magnetiniai nuostoliai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. magnetic loss vok. magnetische Verluste, m rus. магнитные потери, f pranc. pertes magnétiques, f … Fizikos terminų žodynas

магнитные потери P, Вт — 3.2 магнитные потери P, Вт: Часть мощности магнитного поля, поглощаемая образцом магнитного вещества и рассеиваемая в виде тепла при воздействии на материал меняющегося во времени электромагнитного поля. Источник: ГОСТ Р 54480 2011: Прокат то … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

магнитные потери Р, Вт — 3.2 магнитные потери Р, Вт: Часть мощности магнитного поля, поглощаемая образцом магнитного вещества и рассеиваемая в виде тепла при воздействии на материал меняющегося во времени электромагнитного поля. Источник: ГОСТ Р 53934 201 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Магнитные потери — – потери, возникающие в магнитной системе трансформатора в режиме холостого хода при номинальном напряжении и номинальной частоте. ГОСТ 16110 82 … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник

магнитные потери — [magnetic losses] мощность, поглощенная в единицу массы магнитного материала и рассеиваемая в виде тепла при воздействии на материал перемененного магнитного поля; Смотри также: Потери Потери при прокаливании, ППП тепловые потери … Энциклопедический словарь по металлургии

Магнитные потери — English: Magnetic losses Потери, возникающие в магнитной системе трансформатора в режиме холостого хода при номинальном напряжении и номинальной частоте (по ГОСТ 16110 82 СТ СЭВ 1103 78) Источник: Термины и определения в электроэнергетике.… … Строительный словарь

Источник

Что такое магнитные потери

5.5.3 Магнитные потери

Эти потери энергии, вызывающие нагрев материала, возникают при перемагничивании ферромагнетиков в переменных полях. В общем случае потери на перемагничивание складываются из потерь на гистерезис, на вихревые токи и магнитное последействие. Вкладом последнего механизма в разогрев ферромагнетика обычно можно пренебречь.

Потери на гистерезис (в Дж/м 3 ) за один цикл перемагничивания (т.е. за один период изменения поля), отнесенные к единице объема вещества, определяются площадью статической петли гистерезиса, т.е. петли, полученной при медленном изменении магнитного потока:

(5.9)

Для вычисления этих потерь можно использовать эмпирическую формулу:

где η – коэффициент, зависящий от свойств материала;

B_mах – максимальная индукция, достигаемая в данном цикле;

Потери на гистерезис обусловлены необратимыми процессами перемагничивания.

Вихревые токи и сопутствующие им потери возникают в проводящей среде за счет ЭДС самоиндукции, пропорциональной скорости изменения магнитного потока. Отсюда вытекает отличие статических петель гистерезиса от динамических: если статические характеризуют лишь потери на гистерезис, то динамические включают суммарные потери на гистерезис и вихревые токи, т.е. при намагничивании переменным полем петля гистерезиса расширяется. При этом потери на гистерезис Э_Г за один период изменения внешнего поля остаются постоянными в достаточно широком диапазоне частот, а потери на вихревые токи Э_ВТ возрастают пропорционально частоте (рисунок 5.15).

Рисунок 5.15 – Зависимость потерь на перемагничивание ферромагнетика за один период изменения внешнего поля от его частоты

Для практических целей более важной характеристикой является активная мощность, выделяющаяся в ферромагнетике при его перемагничивании, т. е. энергия, расходуемая в единицу времени. Мощность, обусловленная потерями на вихревые токи, определяется эмпирической формулой следующего вида:

(5.11)

где V – объем образца;

– коэффициент, пропорциональный удельной проводимости вещества и зависящий от геометрической формы и размеров поперечного сечения намагничиваемого образца.

Например, для листового образца формула принимает вид:

,

(5.12)

С учетом (5.10) для мощности, обусловленной потерями на гистерезис, можно записать:

(5.13)

Поскольку величина Р_ВТ зависит от квадрата частоты, а величина Р_Г — от частоты в первой степени, при высоких частотах учитываются в первую очередь потери на вихревые токи.

Вихревые токи всегда возникают в плоскости, расположенной перпендикулярно магнитному полю (рисунок 5.16, а). Под действием переменного магнитного потока в любом цилиндрическом контуре, ориентированном вдоль оси сердечника, возникает ЭДС самоиндукции, пропорциональная частоте изменения поля.

Рисунок 5.16 – Схема распределения вихревых токов в поперечном сечении ферромагнитного сердечника:
а – сплошной сердечник; б – сборный сердечник

Для уменьшения потерь на вихревые токи необходимо использовать магнитный материал с повышенным удельным сопротивлением, либо собирать сердечник из тонких листов, изолированных друг от друга. В случае сборного сердечника плоскости листов должны быть направлены вдоль линий магнитной индукции, как показано на рисунке 5.16,б.

Потери на магнитное последействие обусловлены отставанием магнитной индукции от изменения напряженности магнитного поля. Изменение намагниченности ферромагнетиков после включения или отключения внешнего поля происходит не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени – от долей миллисекунды до нескольких минут. Время установления стабильного магнитного состояния существенно возрастает с понижением температуры. Одной из основных причин магнитного последействии является тепловая энергия, которая помогает слабо закрепленным доменным границам преодолевать энергетические препятствия (барьеры), мешающие их свободному смещению при изменении поля. Это явление называется магнитной вязкостью. Магнитотвердые материалы, у которых время τмагнитной релаксации может достигать нескольких минут, обладают сверхвязкостью.

Физическая природа потерь на магнитное последействие во многом аналогична релаксационной поляризации диэлектриков.

Потери на магнитную вязкость (магнитное последействие) обычно находят как разность между полными потерями и суммой потерь на гистерезис и вихревые токи.

Также по аналогии с диэлектриками, у ферромагнетиков существует угол магнитных потерь. В слабых полях и на высоких частотах динамическая петля гистерезиса вследствие отставания индукции от напряженности поля на угол δ_М имеет форму эллипса. Магнитная индукция может быть разложена на две составляющие, одна из которых совпадает по фазе с напряженностью поля, а вторая – отстает от нее на угол π/2:

;

(5.14)

.

(5.15)

Потери на перемагничивание обусловлены лишь составляющей B_max2.

Магнитные проницаемости, определяемые этими составляющими, называются соответственно упругой магнитной проницаемостью μ¢ и вязкой магнитной проницаемостью μ² :

;

(5.16)

.

(5.17)

Их отношение соответствует тангенсу угла магнитных потерь:

(5.18)

Тангенс угла магнитных потерь можно выразить через параметры эквивалентной схемы, в которой индуктивная катушка с сердечником из магнитного материала заменяется последовательной цепочкой из индуктивности L и активного сопротивления r, эквивалентного всем видам потерь на перемагничивание (рисунок 5.17). Собственной емкостью и сопротивлением обмотки индуктивной катушки при этом пренебрегают. Тогда

(5.19)

Величина, обратная tgδ_μ, называется добротностью сердечника.

Рисунок 5.17 – Эквивалентная схема и векторная диаграмма индуктивной катушки с магнитным сердечником

В ферромагнетиках имеет место поверхностный эффект. В соответствии с законом Ленца вихревые токи, индуцируемые в ферромагнетике, стремятся воспрепятствовать тем изменениям, которые их вызывают. Поэтому собственное магнитное поле вихревых токов всегда стремится ослабить изменение основного магнитного потока, т.е. вихревые токи оказывают размагничивающее действие на сердечник, что проявляется в уменьшении индукции и эффективной магнитной проницаемости.

Это размагничивающее действие вихревых токов неодинаково в различных частях сечения (см. рисунок 5.16,а) и наиболее резко выражено в центральных его частях, так как они охватываются наибольшим числом контуров вихревых токов. В центре сечения магнитодвижущая сила, обусловленная вихревыми токами, равна сумме магнитодвижущих сил, создаваемых всеми контурами вихревых токов, а на поверхности сердечника она равна нулю. Поэтому переменный магнитный поток неравномерно распределяется по сечению магнитопровода; магнитная индукция имеет наименьшее значение в центральных частях сечения, т.е. вихревые токи экранируют центральный объем сердечника от проникновения в него магнитного тока. Вытеснение магнитного поля на поверхность проявляется тем сильнее, чем больше частота его изменения, а также магнитная проницаемость и удельная проводимость намагничиваемой среды.

Затухание электромагнитной волны при ее распространении в проводящей среде используется при создании электромагнитных экранов, которые служат для защиты электронных схем и электроизмерительных приборов от внешних наводок, а также для защиты радиоэфира от помех, создаваемых генераторными устройствами. Для эффективной защиты толщина стенок экрана должна превышать, по крайней мере, глубину Δ проникновения электромагнитного поля в вещество. На радиочастотах практически непроницаемыми являются экраны из хорошо проводящих металлов – меди, латуни и алюминия, однако на низких частотах такие экраны неэффективны, поскольку необходимы очень толстые стенки (например, у меди на частоте 50 Гц Δ ≈ 1 см). В этих случаях как раз используются экраны из ферромагнитных материалов, особенно из пермаллоя, обладающего весьма высокой магнитной проницаемостью.

© ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Редакционно-издательский центр
Отдел допечатной подготовки и программно-методического обеспечения
Уфа 2014

Источник

Магнитные потери, магнитострикция

Магнитные потери – потери на перемагничивание ферромагнетиков. Складываются из потерь на гистерезис, на вихревые токи и на магнитное последействие.

Потери на гистерезис обусловлены необратимыми процессами перемагничивания. Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания (т.е. за один период изменения поля), отнесенные к единице объема вещества, определяются площадью статической петли гистерезиса.

Потери на вихревые токи. В проводящей среде за счет ЭДС самоиндукции, пропорциональной скорости изменения магнитного потока, возникают вихревые токи. Вихревые токи нагревают проводники, в которых они возникли. Это приводит к потерям энергии в магнитопроводах (в сердечниках трансформаторов и катушек переменного тока, в магнитных цепях машин). Для уменьшения потерь на вихревые токи необходимо использовать материал с повышенным удельным сопротивлением, либо собирать сердечник из тонких слоев, изолированных друг от друга.

Потери на магнитное последействие обусловлены магнитной вязкостью – отставанием во времени магнитной индукции от изменения напряженности магнитного поля. Спад намагниченности ферромагнетиков происходит не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени. Время установления стабильного магнитного состояния существенно возрастает с понижением температуры. Одна из основных причин магнитного последействия – тепловая энергия, которая помогает слабо закрепленным доменным границам преодолевать энергетические барьеры, мешающие их свободному смещению при изменении поля. Физическая природа потерь на магнитное последействие во многом аналогична релаксационной поляризации диэлектриков.

Вид и размеры петли гистерезиса, в различных ферромагнетиках могут меняться в широких пределах. Например, в чистом железе Н_С= 100 А/м, в сплаве магнико Н_С= 50 кА/м. На петлю магнитного гистерезиса сильно влияет обработка материала, при которой изменяется число дефектов. Площадь петли магнитного гистерезиса равна энергии, теряемой в образце за один цикл изменения поля. Эта энергия идёт, в конечном счёте, на нагревание образца. В тех случаях, когда потери на гистерезис нежелательны (например, в сердечниках трансформаторов, в статорах и роторах электрических машин), применяют магнитно-мягкие материалы, обладающие малым Н_Си малой площадью петли гистерезиса. Для изготовления постоянных магнитов, напротив, требуются магнитно-жёсткие материалы с большим Н_С. С ростом частоты переменного магнитного поля (числа циклов перемагничивания в единицу времени) к гистерезисным потерям добавляются другие потери, связанные с вихревыми токами и магнитной вязкостью. Соответственно площадь петли гистерезиса при высоких частотах увеличивается. Такую петлю иногда называют динамической петлей, в отличие от описанной выше статической петли.

Магнитострикционный эффект является обратимым, то есть при изменении линейных размеров тела под действием внешних сил его магнитные свойства соответственно изменяются. Это явление называется магнитоупругим эффектом (эффект Виллари).

С магнитострикционными эффектами связаны аномалии теплового расширения ферро-, ферри- и антиферромагнитных тел. Эти аномалии объясняются тем, что магнитострикционные деформации, вызываемые обменными (а в общем случае и магнитными) силами в решётке, проявляются не только при помещении указанных тел в магнитное поле, но также при нагревании их в отсутствии поля (термострикция). Изменение объёма тел вследствие термострикции особенно значительно при магнитных фазовых переходах (в точках Кюри и Нееля, при температуре перехода коллинеарной магнитной структуры в неколлинеарную и других). Наложение этих изменений объёма на обычное тепловое расширение (обусловленное тепловыми колебаниями атомов в решётке) иногда приводит к аномально малому значению коэффициента теплового расширения у некоторых материалов. Экспериментально доказано, например, что малое тепловое расширение сплавов типа инвар объясняется влиянием возникающих при нагреве отрицательных магнитострикционных деформаций, которые почти полностью компенсируют «нормальное» тепловое расширение таких сплавов.

С магнитострикцией связаны различные аномалии упругости в ферро-, ферри- и антиферромагнетиках. Резкие аномалии модулей упругости и внутреннего трения, наблюдаемые в указанных веществах в районе точек Кюри и Нееля и других фазовых магнитных переходов, обязаны влиянию магнитострикции, возникающей при нагреве. Кроме того, при воздействии на ферро- и ферримагнитные тела упругих напряжений в них даже при отсутствии внешнего магнитного поля происходит перераспределение магнитных моментов доменов (в общем случае изменяется и абсолютная величина самопроизвольной намагниченности домена). Эти процессы сопровождаются дополнительной деформацией тела магнитострикционной природы − механострикцией, которая приводит к отклонениям от закона Гука. В непосредственной связи с механострикцией находится явление изменения под влиянием магнитного поля модуля упругости Е ферромагнитных металлов (DЕ-эффект).

Магнитострикция нашла широкое применение в технике. На явлении магнитострикции основано действие магнитострикционных преобразователей (датчиков) и реле, излучателей и приёмников ультразвука, фильтров и стабилизаторов частоты в радиотехнических устройствах, магнитострикционных линий задержки и т.д.

Источник

Потери в магнитных материалах

5.6 Потери в магнитных материалах

В переменных полях площадь петли гистерезиса увеличивается за счет потерь на гистерезис и дополнительных потерь . Такая петля называется динамической, а суммарные потери полными или суммарными. Потери на гистерезис, отнесенные к единице объема материала (удельные потери).

, Дж/м³.

При перемагничивании с частотой f (Гц)

, Вт/кг,

где — плотность материала, кг/м³.

Hmax получается уже безгистерезисный участок кривой B(H).

Если для данного ферромагнитного материала, выбирая различные наиболь

шие значения тока Ia, получить несколько симметричных петель гистерезиса по рисунку 5.13 и соединить вершины петель, то получим кривую, называемую основной кривой намагничивания, близкую к кривой начального намагничивания.

Циклическое перемагничивание можно применить для размагничивания магнитопровода, т. е. для уменьшения остаточной индукции о нулевого значения. С этой целью

Рис.5.13 Гистерезисные петли при магнитопровод подвергают воздейст-

различных токах намагничивания вию изменяющегося по направлению

и постепенно уменьшающегося магнитного поля.

Периодическое перемагничивание связано с затратой энергии, которая, превращаясь в тепло, вызывает нагрев магнитопровода. Площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, затраченной при одном цикле перемагничивания. Энергия, затраченная на процесс перемагничивания, называется потерями от гистерезиса. Мощность потерь на циклическое перемагничивание, выражаемая обычно в ваттах на килограмм, зависит от материала, максимальной магнитной индукции и числа циклов перемагничивания в секунду или, что тоже, частоты перемагничивания.

Ферромагнитные материалы делятся на две группы: магнитно-мягкие и магнитно-твердые.

Пермаллои – это сплавы различного процентного содержания железа и никеля, а некоторые из них, кроме того, молибдена, хрома, кремния, алюминия. Ферритами называют ферромагнитные материалы, получаемые из смеси окислов железа, цинка и других элементов. При изготовлении магнитопроводов смесь размалывают, прессуют и отжигают при температуре около 1200 ­­0С; таким образом, получают магнитопроводы нужной формы. Ферриты обладают очень большим удельным сопротивлением, вследствие чего потери из-за вихревых токов чрезвычайно, малы и их можно применять при высокой частоте. Ферриты обладают значительной начальной магнитной проницаемостью, незначительной индукцией насыщения(0,18 – 0,32Тл) и малой коэрцитивной силой (8 – 80 А/м).

Магнитодиэлектрики – это материалы, получаемые из смеси мелкозернистого ферромагнитного порошка с диэлектриком (поливинилхлорид, полиэтилен). Смесь формуют, прессуют и запекают; в результате мельчайшие частицы ферромагнетика оказываются разделенными электроизолирующей пленкой из немагнитного материала.

Ферриты и магнитодиэлектрики широко применяются в качестве сердечников в аппаратуре проводной и радиосвязи, в магнитных усилителя, вычислительных машинах и в других областях техники.

б) Для характеристики магнитно-твердых материалов используют обычно ту часть кривой гистерезиса, которая лежит во втором квадранте, а в первом изображают изменение удельной магнитной энергии от индукции. Как показано на рисунке 5.14. Магнитная энергия в воздушном зазоре постоянного магнита будет максимальна при некоторых значениях НД и ВД. Условие

Определяет наилучшее использование магнита и является важнейшим параметром, характеризующим качество материала. Множитель ½ иногда опускается. Коэффициент выпуклости

Характеризует форму кривой размагничивания – степени прямоугольности. Для магнитно – твердых материалов. Используемых в различных областях современной техники , , .

Рис.5.14 Зависимость магнитной энергии W от индукции В

Магнитно-твердые материалы предназначены для изготовления постоянных магнитов самого различного назначения. Эти материалы характеризуются большой коэрцитивной силой и большой остаточной индукцией. К магнитно-твердым материалам относятся: углеродистые, вольфрамовые, хромистые и кобальтовые стали.

Источник