Потери в магнитных материалах.

В переменных полях площадь петли гистерезиса увеличивается за счет потерь на гистерезис, Pг потерь на вихревые токи Pв и дополнительных потерь. Pд Такая петля называется динамической, а суммарные потери полными или суммарными. Потери на гистерезис, отнесенные к единице объема материала (удельные потери) (Вт/м³)

Эти же потери можно отнести к единице массы (Вт/кг),

где g – плотность материала, кг/м³.

Чтобы уменьшить потери на гистерезис, используют магнитные материалы с возможно малой коэрцитивной силой. Для этого путем отжига снимают внутренние напряжения в материале, уменьшают число дислокаций и других дефектов и укрупняют зерна.

Потери на вихревые токи для листового образца,

где Bmax-амплитуда магнитной индукции, Тл; f -частота переменного тока, Гц; d - толщина листа, м; g - плотность, кг/м3 ; r -удельное электросопротивление, Ом × м.

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

Магнитная вязкость J J (t) n = n зависит от времени действия магнитного поля. J при включении магнитного поля H быстро достигает значения, 1 J а затем со временем возрастает в соответствии с формулой

где no J – намагниченность при t ® ¥; t – время релаксации.

На рисунке 9.14 показана зависимость напряженности магнитного поля и намагниченности от времени действия магнитного поля. В магнитотвердых магнитных материалах время t магнитной релаксации может достигать нескольких минут. Такое явление называют сверхвязкостью. Эти потери обусловлены в первую очередь инерционностью процессов перемагничивания доменов (затрата тепловой энергии на передвижения границ слабозакрепленных доменов при изменении поля). При перемагничивании в переменном поле происходит отставание по фазе B от H магнитного поля. Происходит это в результате действия вихревых токов, препятствующих, в соответствии с законом Ленца, изменению магнитной индукции, а также из-за гистерезисных явлений и магнитного последействия.

d м – угол отставания — угол магнитных потерь. м

tgd – характеристика динамических свойств магнитных материалов.

Тангенс угла магнитных потерь используют в переменных полях. Его можно выразить через параметры эквивалентной схемы, показанной на рисунке 9.15. Индуктивную катушку с сердечником из магнитного материала представляют в виде последовательной схемы из индуктивности L и активного сопротивления r.

Пренебрегая собственной емкостью и сопротивлением обмотки катушки, получаем:

Активная мощность Ра:

Величина, обратная tgd_м называется добротностью.