Методическое пособие к лабораторным работам №5 9 для студентов II курса

Магнитные потери

Процесс циклического перемагничивания ферромагнетика характеризуется потерями энергии, вызывающими нагрев материала. Эти потери обусловлены двумя основными причинами: 1) потери, связанные с необратимым смещением доменных границ. Они пропорциональны площади петли гистерезиса и частоте внешнего поля; 2) динамические потери или потери на токи Фуко, связаны с потерями энергии на вихревые токи, индуцированные в материале внешним полем. Эти потери зависят от сопротивления материала.

Мощность, расходуемая на гистерезис, может быть представлена в виде:


_{ }10)

где f – частота поля; V – объем материала; η – коэффициент, характеризующий материал; В_МАКС – максимальная индукция поля, достигаемая в течение цикла.

Мощность, расходуемую на вихревые токи, можно определить из выражения:

где ξ – коэффициент, зависящий от материала.

При изучении поведения магнитного материала с потерями в переменном поле используют эквивалентную схему замещения реального материала идеальными элементами (рис. 16). Для этого реальную катушку индуктивности с сердечником из магнитного материала представляют в виде схемы, состоящей из последовательно соединенных идеальной индуктивности L и сопротивления r₁, эквивалентного всем видам потерь мощности в магнитном материале.
Построим векторную диаграмму токов и напряжений в катушке индуктивности, включенной под переменное напряжение (рис. 17).



Рис. 16. Схема замещения магнитного Рис. 17. Упрощенная диаграмма
материала с потерями токов в магнетике с потерями
Из векторной диаграммы (рис. 17) получаем:



где δ_М называется углом магнитных потерь. Чем больше этот угол, тем больше (при прочих равных условиях) магнитные потери в материале сердечника.
Обычно в качестве параметра, характеризующего поведение магнитного материала в переменных полях, используется величина тангенса угла магнитных потерь tgδ_M.