铁磁性物质的磁化曲线
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实验26 铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量铁磁性材料分为硬磁材料和软磁材料。
软磁材料的矫顽力小于100A/m ,常用于电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。
铁磁材料的磁化过程和退磁过程中磁感应强度和磁场强度是非线性变化的,磁滞回线和基本磁化曲线是反映软磁材料磁性的重要特性曲线。
矫顽力、饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、初始磁导率、最大磁导率、磁滞损耗等参数均可以从磁滞回线和基本磁化曲线上获得,这些参数是磁性材料研制、生产和应用的总要依据。
采用直流励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为静态磁滞回线;采用交变励磁电流产生磁化场对材料样品反复磁化测出的磁滞回线称为动态磁滞回线。
本实验利用交变励磁电流产生磁场对不同性能的铁磁材料进行磁化,测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。
【实验目的】①了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。
②掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法,加深对铁磁材料磁化规律的理解。
③学会根据磁滞回线确定矫顽力 、剩余磁感应强度 、饱和磁感应强度 、磁滞损耗等磁化参数。
【实验仪器与用具】FB310型动态磁滞回线实验仪,双踪示波器,导线。
【实验原理】1.磁性材料的磁化特性及磁滞回线研究磁性材料的磁化规律时,一般是通过测量磁化场的磁场强度H 与磁感应强度B 之间的关系来进行的。
铁磁性材料磁化时,它的磁感应强度B 要随磁场强度H 变化而变化。
但是B 与H 之间的函数关系是非常复杂的。
主要特点如下:(1)当磁性材料从未磁化状态(H =0且B =0)开始磁化时,B 随H 的增加而非线性增加由此画出的H B 曲线称为起始磁化曲线,如图3.26.1(O-a )段曲线。
起始磁化曲线大致分为三个阶段,第一阶段曲线平缓,第二阶段曲线较陡,第三阶段曲线又趋于平缓。
最后当H 增大到一定值m H 后,B 增加十分缓慢或基本不再增加,这时磁化达到饱和状态,称为磁饱和。
铁磁性物质起始磁化曲线
1. 概念:
铁磁性物质从B = 0、H = 0开头磁化,所绘制出的B-H曲线即为起始磁化曲线。
如图7.3所示。
2. 起始磁化曲线的绘制:
① oa段,随着H的增大,B急剧增大。
② ab段:若H连续增大,B的增大减慢。
③ 磁饱段:b点以后,再增大H,B增加得很小,与真空或空气一样,这种现象称为磁饱和。
曲线上的a点、b点分别称为膝点、饱和点。
3.工程应用留意事项:
利用铁磁材料设计电感、变压器、电机时留意磁饱和性,通常要求铁磁性物质工作在a点以下,保证留有充分的裕量,假如工作时进入磁饱和区,设备发热加剧,影响设备正常运行,甚至烧毁。
1。
一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场H作用下,必有相应的磁化强度M或磁感应强度B,它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M~H或B~H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的,具有2个特点:磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时,磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms,继续增大H,Ms保持不变;以及当材料的M值达到饱和后,外磁场H降低为零时,M并不恢复为零,而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M~H曲线或B~H曲线上的某一点,该点常称为工作点。
2.软磁材料的常用磁性能参数•饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列;•剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs;•矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等);•磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关;•初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp;•居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度;•损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r;•在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(亳瓦特)/表面积(平方厘米)3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换•设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料;•合理确定磁芯的几何形状及尺寸;•根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
材料:B H,m磁芯(S,l):f~F器件(N):U~I,LI ~H: H = IN/l磁势F =ò Hdl=HlNf = ò UdtL~m:L=AL N2 =4N2m SK /D′10-9U ~B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。