冷轧无取向电工钢带磁化曲线铁损曲线
- 格式:doc
- 大小:244.50 KB
- 文档页数:35
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线铁磁材料分为硬磁和软磁两类。
硬磁材料(如铸钢)的磁滞回线宽,剩磁和矫顽磁力较大(120-20000安/米,甚至更高),因而磁化后,它的磁感应强度能保持,适宜制作永久磁铁。
软磁材料(如硅钢片)的磁滞回线窄,矫顽磁力小(一般小于120安/米),但它的磁导率和饱和磁感应强度大,容易磁化和去磁,故常用于制造电机、变压器和电磁铁。
可见,铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性,也是设计电磁机构或仪表的依据之一。
通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法,而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。
一 实验目的1、 掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法2、 观察磁滞现象,加深对铁磁材料主要物理量(如矫顽力、剩磁和磁导率等)的理解。
二 实验原理(一)起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线铁磁材料(如铁、镍、钴和其他铁磁合金)具有独特的磁化性质。
取一块未磁化的铁磁材料,譬如以外面密绕线圈的钢圆环样品为例。
如果流过线圈的磁化电流从零逐渐增大,则钢圆环中的磁感应强度B 随激励磁场强度H 的变化如图1中oa 段所示。
这条曲线称为起始磁化曲线。
继续增大磁化电流,即增加磁场强度H 时,B 上升很缓慢。
如果H 逐渐减小,则B 也相应减小,但并不沿ao 段下降,而是沿另一条曲线ab 下降。
B 随H 变化的全过程如下:当H 按 O →H m →O →-c H →-H m →O →c H →H m 的顺序变化时,B 相应沿 O →m B →r B →O →-m B →-r B →O →m B 的顺序变化。
将上述变化过程的各点连接起来,就得到一条封闭曲线abcdefa,这条曲线称为磁滞回线。
从图1可以看出:B HB m B rab-H m foH CcdH m-H C-B r -B me图 1(1)当H =0时,B 不为零,铁磁材料还保留一定值的磁感应强度r B ,通常称r B 为铁磁材料的剩磁。
00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.5磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.500.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r0.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.966.1铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.94铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.5铁损00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.966.16.26.36.46.56.66.76.86.97铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r0.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.966.16.26.36.46.56.66.76.86.977.17.27.37.47.57.67.77.87.988.18.28.38.48.5铁损00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.844.24.44.64.855.25.45.65.866.26.46.66.877.27.47.67.888.28.48.68.899.29.49.69.810铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r11.21.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.844.24.44.64.855.25.45.65.866.26.46.66.877.27.47.67.888.28.48.68.899.29.49.69.81010.210.410.610.811铁损P s (W /k g )00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.844.24.44.64.855.25.45.65.866.26.46.66.877.27.47.67.888.28.48.68.899.29.49.69.81010.210.410.610.81111.211.411.611.812铁损P s (W /k g )。
对电工钢板性能的要求一般要求电机、变压器和其他电器部件效率高,耗能少,体积小和重量轻。
电工钢板通常是以铁心损耗和磁感应强度作为磁产品磁性保证值。
对电工钢板性能的要求如下:1.铁心损耗(PT)低铁心损耗指铁心在≥50Hz交变磁场下磁化时所消耗的无效电能,简铁损,也称交变损耗,其单位为W/㎏。
这种由于磁通变化受各种阻碍而消耗的无功电能,通过铁心发热既损失掉电量,又引起电机和变压器的温升。
电工钢的铁损(P T)包括磁滞损耗(P h)、涡流损耗(P C)和反常损耗(P a)三部分。
1)磁滞损耗是磁性材料在磁化和反磁化过程中,由于材料中夹杂物、晶体缺陷、内应力和晶体位向等因素阻碍畴壁移动,使磁通变化受阻,造成磁感应强度落后于磁场强度变化的磁滞现象而引起的能量损耗。
也就是说,畴壁移动是不可逆的,从而产生P h。
P h值可按直流磁滞回线面积计算出来。
2)涡流损耗是磁性材料在交变磁化过程中,在磁通改变方向时,按照法拉第电磁感应法则,在磁通周围感生出局部电动势而引起涡电流所造成的能量损耗。
也就是说,畴壁移动时磁化迅速变化而产生P C。
P C值可按经典涡流损耗公计算出。
3)反常损耗P a是材料磁化时由于磁畴结构不同而引起的能量损耗。
电工钢板铁损P T实测值大于上述P T+P C计算值,两者之差即为反常损耗Pa。
在无取向低碳电工钢和中低牌号硅钢中,P h占P T的75%~80%。
无取向高牌号硅钢由于Si含量高和晶粒尺寸较大,P h占PT的60%左右,P a只占10%~13%。
取向硅钢晶粒更大,P h只占约30% ,P C+ P a约占70%,而P a可比P C大1~2倍。
电工钢板铁损低,即可节省大量电能,又可延长电机和变压器工作运转时间,并可简化冷却装置。
由于电工钢板的铁损所造成的电量损失占全年发电量的2.5%~4.5% (美国约为4.5%),其中变压器铁心损耗占50%,1~100KW小电机铁心损耗约占30%,日光灯镇流器铁心损耗约占15%。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验讲义铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类,铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线,反映该材料的重要特性,也是设计选用材料的重要依据。
一:实验目的:1...认识铁磁材料的磁化规律,比较两种典型铁磁物质的动态磁特性。
2...测定样品的基本磁化特性曲线(B m-H m曲线),并作μ—H曲线。
3...测绘样品在给定条件下的磁滞回线,以及相关的H c,B r,B m,和[H B ]等参数。
二:实验原理:铁磁物质是一种性能特异,在现代科技和国防上用途广泛的材料。
铁,钴,镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)均属铁磁物质。
其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化,磁导率μ 很高。
另一特性是磁滞,即磁场作用停止后,铁磁材料仍保留磁化状态。
图一为铁磁物质的磁感应强度Β与磁场强度HH图一铁磁物质的起始磁化曲线和磁滞回线图中的原点。
表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=O 。
当外磁场H从零开始增加时,磁感应强度B随之缓慢上升,如线段落0a所示;继之B随H迅速增长,如ab段所示;其后,B的增长又趋缓慢;当H值增至Hs 时,B 的值达到Bs ,在S点的B s和H s,通常又称本次磁滞回线的B m和H m。
曲线oabs段称为起始磁化曲线。
当磁场从H s逐渐减少至零时,磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到o点,而是沿一条新的曲线sr下降,比较线段os和sr,我们看到:H减小,B也相应减小,但B的变化滞后于H的变化,这个现象称为磁滞,磁滞的明显特征就是当H=0时,B不为0,而保留剩磁B r。
当磁场反向从o逐渐变为-H c时,磁感应强度B=O,这就说明要想消除剩磁,必须施加反向磁场,H c称为矫顽力。
它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,线段rc称为退磁曲线。
图一还表明,当外磁场按H s →0→-H c→-H s→0 → H c→ H s次序变化时,相应的磁感应强度则按闭合曲线srcs’r’c’s变化时,这闭合曲线称为磁滞回线。
冷轧取向电工钢1 定义:冷轧取向硅钢是指含2.9%~3.5%Si,钢板晶体组织有一定规律和方向的冷轧电工钢。
一般指具有高斯织构的单取向硅钢片,即(110)晶面平行于轧制面、[001]晶向平行于轧制方向的硅钢。
还有一种冷轧双取向(立方织构{100}<001>)硅钢。
两种硅钢晶粒与轧制方向的示意见图1:(a)高斯织构(b)立方织构冷轧取向硅钢按磁性分为普通取向硅钢片(GO)和高磁感取向硅钢片(Hi —B)。
普通取向硅钢片(GO)和高磁感取向硅钢片(Hi—B)性能见表1,工艺比较见表2。
表1表2取向硅钢以追求其轧制方向上具有高取向度为出发点,力求获得具有{110}<001>高斯织构的晶粒均匀的产品,以满足其使用时在长度方向上具有高磁性能的需要。
对于厚度大于0.3mm的普通取向硅钢(GO),目前比较流行的生产方法是采用抑制剂的二次再结晶法生产。
即以MnS(或MnSe)为抑制剂和二次中等压下率冷轧法。
Hi-B钢按采用的抑制剂和制造工艺不同可分为三种方案:(A)日本新日铁发展的以AIN为主以MnS为辅的抑制剂和一次大压下率冷轧法,其磁性高且稳定,部分产品经激光照射细化磁畴。
是最通用的Hi-B产品制造工艺。
(B)日本川崎发展的以MnSe(或MnS) +Sb为抑制剂和二次中等压下率冷轧,最终退火经二次再结晶和高温净化二段式退火工艺。
其磁性略低于(A)方案且较不稳定。
高牌号中常加入少量钼。
(C)美国GE和ALC公司发展的以N十B+S晶界偏聚元素为抑制剂和一次大压下率冷轧法。
因为固溶硫含量较高,锰含量较低,Mn/S≤2.1,热轧板边裂严重,其磁性也较低且不稳定,现已很少采用。
2 用途:冷轧取向硅钢又称冷轧变压器钢,用于制造各类变压器的铁芯。
3 轧制工艺流程:冷轧无取向硅钢通用的轧制工艺流程如图2所示。
生产具有高斯织构的硅钢,关键在于利用二次再结晶。
为了实现二次再结晶,通常需要在合金中添加正常晶粒长大抑制剂,如MnS等。
.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )35WW250直流磁化曲线相对磁导率 r.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.9535WW250铁损曲线铁损P s (W /k g ).0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.5磁感强度B (T )相对磁导率 r35WW270直流磁化曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.535WW270铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )35WW300直流磁化曲线相对磁导率 r.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损P s (W /k g )35WW300铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r35WW360直流磁化曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损P s (W /k g )35WW360铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )35WW400直流磁化曲线相对磁导率 r.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96铁损P s (W /k g )50WW400铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )35WW440直流磁化曲线相对磁导率 r.0.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.966.1铁损P s (W /k g )35WW440铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )50WW270直流磁化曲线相对磁导率 r.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.94铁损P s (W /k g )50WW270铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )50WW290直流磁化曲线相对磁导率 r.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.5铁损50WW290铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r50WW310直流磁化曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损50WW310铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r50WW350直流磁化曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.95铁损P s (W /k g )50WW350铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r50WW400直流磁化曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96铁损P s (W /k g )50WW400铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r50WW470直流磁化曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.96铁损P s (W /k g )50WW470铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )50WW600直流磁化曲线相对磁导率 r.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.966.16.26.36.46.56.66.76.86.97铁损P s (W /k g )50WW600铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )50WW700直流磁化曲线相对磁导率 r.0.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.25.35.45.55.65.75.85.966.16.26.36.46.56.66.76.86.977.17.27.37.47.57.67.77.87.988.18.28.38.48.5铁损50WW700铁损曲线.0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )50WW800直流磁化曲线相对磁导率 r.0.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.844.24.44.64.855.25.45.65.866.26.46.66.877.27.47.67.888.28.48.68.899.29.49.69.810铁损P s (W /k g )50WW800直流磁化曲线0.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )相对磁导率 r 50WW1000直流磁化曲线2.22.42.62.833.23.43.63.844.24.44.64.855.25.45.65.866.26.46.66.877.27.47.67.888.28.48.68.899.29.49.69.81010.210.410.610.811铁损P s (W /k g )50WW1000铁损曲线0.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.922.12.22.32.4磁感强度B (T )50WW1300直流磁化曲线相对磁导率 r1.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.844.24.44.64.855.25.45.65.866.26.46.66.877.27.47.67.888.28.48.68.899.29.49.69.81010.210.410.610.81111.211.411.611.812铁损P s (W /k g )50WW1300铁损曲线。