Системи перемикання магнітних потоків. Основи розрахунку систем з постійними магнітами Додавання зовнішніх магнітних потоків з постійний магніт

Існує два основних типи магнітів: постійні і електромагніти. Визначити, що ж таке постійний магніт, можна на підставі головного його властивості. постійний магніт отримав свою назву за те, що його магнетизм завжди «включений». Він генерує власне магнітне поле, на відміну від електромагніту, зробленого з дроту, оберненої навколо залізного сердечника, і вимагає протікання струму для створення магнітного поля.

Історія вивчення магнітних властивостей

Сторіччя тому люди відкрили, що деякі типи гірських порід мають оригінальними особливостями: притягуються до залізних предметів. Згадка про магнетиті зустрічається в древніх історичних літописах: більше двох тисячоліть тому в європейських і набагато раніше в східно-азіатських. Спочатку він оцінювався як цікавий предмет.

Пізніше магнетит стали використовувати для навігації, виявивши, що він прагне зайняти певне положення, коли йому надана свобода обертання. Наукове дослідження, проведене П. перегріни в 13-м столітті, показало, що сталь може придбати ці особливості після потирання магнетитом.

У намагнічених предметів було два полюси: «північний» і «південний», щодо магнітного поля Землі. Як виявив Перегрин, ізоляція одного з полюсів не видавалася можливою, якщо розрізати осколок магнетиту надвоє, - кожен окремий фрагмент мав в результаті власну пару полюсів.

Відповідно до сьогоднішніх уявленнями магнітне поле постійних магнітів - це результуюча орієнтація електронів в єдиному напрямку. Тільки деякі різновиди матеріалів взаємодіють з магнітними полями, значно менше їх кількість здатна зберігати постійне МП.

Властивості постійних магнітів

Основними властивостями постійних магнітів і створюваного ними поля є:

• існування двох полюсів;
• протилежні полюси притягуються, а однойменні відштовхуються (як позитивні і негативні заряди);
• магнітна сила непомітно поширюється в просторі і проходить через об'єкти (папір, дерево);
• спостерігається посилення інтенсивності МП поблизу полюсів.

Постійні магніти підтримують МП без зовнішньої допомоги. Матеріали в залежності від магнітних властивостей діляться на основні види:

• ферромагнетики - легко намагнічується;
• парамагнетики - намагнічуються з великими труднощами;
• діамагнетик - схильні відображати зовнішнє МП шляхом намагнічування в протилежному напрямку.

Важливо! Магніто-м'які матеріали, такі як сталь, проводять магнетизм при прикріпленні до магніту, але це припиняється при його видаленні. Постійні магніти виготовляються з магніто-твердих матеріалів.

Як працює постійний магніт

Його робота пов'язана з атомною структурою. Все ферромагнетики створюють природне, хоча і слабке, МП, завдяки електронам, оточуючим ядра атомів. Ці групи атомів здатні орієнтуватися в єдиному напрямку і називаються магнітними доменами. Кожен домен має двома полюсами: північним і південним. Коли феромагнітний матеріал не намагнічений, його області орієнтовані в випадкових напрямках, а їх МП компенсують один одного.

Щоб створити постійні магніти, ферромагнетики нагріваються при дуже високих температурах і піддаються впливу сильного зовнішнього МП. Це призводить до того, що окремі магнітні домени всередині матеріалу починають орієнтуватися у напрямку зовнішнього МП до тих пір, поки всі домени не вирівняються, досягнувши точки магнітного насичення. Потім матеріал охолоджують, і вирівняні домени блокуються в потрібному положенні. Після видалення зовнішнього МП магніто-тверді матеріали будуть утримувати велику частину своїх доменів, створюючи постійний магніт.

Характеристики постійного магніту

1. Магнітну силу характеризує залишкова магнітна індукція. Позначається Br. Це та сила, яка залишається після зникнення зовнішнього МП. Вимірюється в тестах (Тл) або гаусах (Гс);
2. Коерцитивність або опір розмагнічування - Нс. Вимірюється в А / м. Показує, яка повинна бути напруженість зовнішнього МП для того, щоб розмагнітити матеріал;
3. Максимальна енергія - BHmax. Розраховується шляхом множення залишкової магнітної сили Br і коерцитивності Нс. Вимірюється в МГсЕ (мегагауссерстед);
4. Коефіцієнт температури залишкової магнітної сили - Тс of Br. Характеризує залежність Br від температурного значення;
5. Tmax - найвище значення температури, при досягненні якого постійні магніти втрачають властивості з можливістю зворотного відновлення;
6. Tcur - найвище значення температури, коли магнітний матеріал безповоротно втрачає властивості. Цей показник називається температурою Кюрі.

Індивідуальні характеристики магніту змінюються в залежності від температури. При різних значеннях температури різні типи магнітних матеріалів працюють по-різному.

Важливо! Всі постійні магніти втрачають відсоток магнетизму при підйомі температури, але з різною швидкістю, яка залежить від їх типу.

Типи постійних магнітів

Всього існує п'ять типів постійних магнітів, кожен з яких виготовляється по-різному на основі матеріалів із відмінними властивостями:

• альнико;
• ферити;
• рідкоземельні SmCo на основі кобальту і самарію;
• неодимові;
• полімерні.

альнико

Це постійні магніти, що складаються в основному з комбінації алюмінію, нікелю і кобальту, але можуть також включати мідь, залізо і титан. Завдяки властивостям магнітів альнико, вони можуть працювати при найвищих температурах, зберігаючи свій магнетизм, проте вони легше розмагнічуються, ніж ферритові або рідкоземельні SmCo. Вони були першими серійними постійними магнітами, які заміняють намагнічені метали і дорогі електромагніти.

застосування:

• електродвигуни;
• термічна обробка;
• підшипники;
• аерокосмічні апарати;
• військова техніка;
• високотемпературне вантажно-розвантажувальне устаткування;
• мікрофони.

ферити

Для виготовлення феритових магнітів, відомих ще як керамічні, застосовуються карбонат стронцію і оксид заліза, в співвідношенні 10/90. Обидва матеріали в достатку і економічно доступні.

Через низькі витрат виробництва, стійкості до нагрівання (до 250 ° C) і корозії ферритові магніти - одні з найпопулярніших для повсякденного застосування. Вони мають велику внутрішню коерцитивність, ніж альнико, але меншу магнітну силу, ніж неодимові аналоги.

застосування:

• звукові колонки;
• охоронні системи;
• великі пластинчасті магніти для видалення забруднення залізом технологічних ліній;
• електродвигуни та генератори;
• медичні інструменти;
• підйомні магніти;
• морські пошукові магніти;
• пристрою, засновані на роботі вихрових струмів;
• вимикачі і реле;
• гальма.

Рідкоземельні магніти SmCo

Магніти з кобальту і самарію працюють в широкому температурному діапазоні, мають високі температурні коефіцієнти і високу корозійну стійкість. Цей вид зберігає магнітні властивості навіть при температурах нижче абсолютного нуля, що робить їх популярними для використання в кріогенних установках.

застосування:

• турботехніка;
• насосні муфти;
• вологі середовища;
• високотемпературні пристрої;
• мініатюрні гоночні автомобілі з електроприводом;
• радіоелектронні пристрої для роботи в критичних умовах.

Неодимові магніти

Найсильніші існуючі магніти, що складаються зі сплаву неодиму, заліза і бору. Завдяки їх величезній силі, навіть мініатюрні магніти ефективні. Це забезпечує універсальність використання. Кожна людина постійно знаходиться поруч з одним з неодімових магнітів. Вони є, наприклад, в смартфоні. Виготовлення електродвигунів, медтехніка, радіоелектроніка спираються на надміцні неодимові магніти. Через їх надміцності, величезною магнітної сили і стійкості до розмагнічування можливе виготовлення зразків до 1 мм.

застосування:

• жорсткі диски;
• звуковідтворюючі пристрої - мікрофони, акустичні датчики, навушники, гучномовці;
• протези;
• насоси з магнітною зв'язком;
• дверні доводчики;
• двигуни і генератори;
• замки на ювелірних виробах;
• сканери МРТ;
• магнітотерапія;
• датчики ABS в автомобілях;
• підйомне устаткування;
• магнітні сепаратори;
• герконові перемикачі і т. д.

Гнучкі магніти містять магнітні частинки, що знаходяться всередині полімерного сполучного. Використовуються для унікальних пристроїв, де неможлива установка твердих аналогів.

застосування:

• дисплейна реклама - швидка фіксація і швидке видалення на виставках і заходах;
• знаки транспортних засобів, навчальні шкільні панелі, логотипи компаній;
• іграшки, головоломки та ігри;
• маскування поверхонь для фарбування;
• календарі і магнітні закладки;
• віконні та дверні ущільнення.

Більшість постійних магнітів є крихкими і не повинні використовуватися в якості структурних елементів. Вони виготовляються в стандартних формах: кільця, стрижні, диски, і індивідуальних: трапеції, дуги та ін. Неодимові магніти через високий вміст заліза схильні до корозії, тому покриваються зверху нікелем, нержавіючої сталлю, тефлоном, титаном, каучуком і іншими матеріалами.

Відео

а) Загальні відомості.Для створення постійного магнітного поля в цілому ряді електричних апаратів використовуються постійні магніти, які виготовляються з магнітно-твердих матеріалів, що мають широку петлю гістерезису (рис.5.6).

Робота постійного магніту відбувається на ділянці від H \u003d 0до H \u003d - Н с.Ця частина петлі називається кривою розмагнічування.

Розглянемо основні співвідношення в постійному магніті, що має форму тороїда з одним малим зазором б (Рис.5.6). Завдяки формі тороида і невеликого зазору потоками розсіювання в такому магніті можна знехтувати. Якщо зазор малий, то магнітне поле в ньому можна вважати однорідним.

Рис.5.6. Крива розмагнічування постійного магніту

Якщо знехтувати випинання, то індукції в зазорі В &і всередині магніту Воднакові.

На підставі закону повного струму при інтегруванні по замкнутому контуру 1231 мал. отримаємо:

Рис.5.7. Постійний магніт, що має форму тороїда

Таким чином, напруженість поля в зазорі спрямована зустрічно напруженості в тілі магніту. Для електромагніту постійного струму, що має аналогічну форму магнітного ланцюга, не враховуючи насичення можна написати:.

Порівнюючи можна бачити, що у випадку з постійним магнітом н. с, що створює потік в робочому зазорі, є твір напруженості в тілі магніту на його довжину з протилежним знаком - Hl.

Скориставшись тим, що

, (5.29)

, (5.30)

де S-площа полюса; - провідність повітряного зазору.

Рівняння є рівняння прямої, що проходить через початок координат у другому квадраті під кутом а до осі Н. З урахуванням масштабу індукції т ві напруженості т нкут а визначається рівністю

Так як індукція і напруженість магнітного поля в тілі постійного магніту пов'язані кривої розмагнічування, то перетин зазначеної прямий з кривою розмагнічування (точка Ана рис.5.6) і визначає стан сердечника при заданому проміжку.

При замкнутому ланцюзі і

З ростом б провідність робочого зазору і tga зменшуються, індукція в робочому зазорі падає, а напруженість поля всередині магніту збільшується.

Однією з важливих характеристик постійного магніту є енергія магнітного поля в робочому зазорі W t.З огляду на, що поле в зазорі однорідно,

підставляючи значення Н ьотримаємо:

, (5.35)

де V M - обсяг тіла магніту.

Таким чином, енергія в робочому зазорі дорівнює енергії всередині магніту.

залежність твори В (Н) в функції індукції показана на рис.5.6. Очевидно, що для точки С, в якій В (Н) досягає максимального значення, енергія в повітряному зазорі також досягає найбільшої величини, і з точки зору використання постійного магніту ця точка є оптимальною. Можна показати, що точка С, що відповідає максимуму твори, є точка перетину з кривою розмагнічування променя Про К,проведеного через точку з координатами і.

Розглянемо більш докладно вплив зазору б на величину індукції В(Рис.5.6). Якщо намагнічування магніту вироблялося при зазорі б, То після зняття зовнішнього поля в тілі магніту встановиться індукція, відповідна точці А.Положення цієї точки визначається зазором б.

Зменшимо зазор до значення , тоді

. (5.36)

При зменшенні зазору індукція в тілі магніту зростає, однак процес зміни індукції йде не по кривій розмагнічування, а по гілці приватної петлі гистерезиса AMD.індукція В 1 визначається точкою перетину цієї гілки з променем, проведеним під кутом до осі - Н(крапка D).

Якщо ми знову збільшимо зазор до значення б, То індукція буде падати до значення В,причому залежність В (Н) буде визначатися гілкою DNAприватної петлі гистерезиса. Зазвичай приватна петля гистерезиса AMDNAдосить вузька і її замінюють прямий AD,яку називають прямою повернення. Нахил до горизонтальної осі (+ Н) цієї прямої називається коефіцієнтом повернення:

. (5.37)

Характеристика розмагнічування матеріалу зазвичай не наводиться повністю, а задаються тільки величини індукції насичення B s,залишкової індукції В г,коерцитивної сили Н с. Для розрахунку магніту необхідно знати всю криву розмагнічування, яка для більшості магнітно-твердих матеріалів добре апроксимується формулою

Крива розмагнічування, що виражається (5.30), може бути легко побудована графічно, якщо відомі B s, В r.

б) Визначення потоку в робочому зазорі для заданої магнітного ланцюга. У реальній системі з постійним магнітом потік в робочому зазорі відрізняється від потоку в нейтральному перетині (середині магніту) через наявність потоків розсіювання і випинання (рис.).

Потік в нейтральному перетині дорівнює:

, (5.39)

де потік в нейтральному перерізі;

Потік витріщення біля полюсів;

Потік розсіювання;

Робочий потік.

Коефіцієнт розсіювання про визначається рівністю

Якщо прийняти, що потоки створюються однією і тією ж різницею магнітних потенціалів, то

. (5.41)

Індукцію в нейтральному перетині знайдемо, визначивши:

,

і скориставшись кривої розмагнічування рис.5.6. Індукція в робочому зазорі дорівнює:

оскільки потік в робочому зазорі в раз менше, ніж потік в нейтральному перерізі.

Дуже часто намагнічування системи відбувається в незібраному стані, коли провідність робочого зазору зменшена через відсутність деталей з феромагнітного матеріалу. У цьому випадку розрахунок ведеться з використанням прямої повернення. Якщо потоки розсіювання значні, то розрахунок рекомендується вести по ділянках, так само як і в разі електромагніту.

Потоки розсіювання в постійних магнітах грають значно більшу роль, ніж в електромагнітах. Справа в тому, що магнітна проникність магнітно-твердих матеріалів значно нижче, ніж у магнітно-м'яких, з яких виготовляються системи для електромагнітів. Потоки розсіювання викликають значне падіння магнітного потенціалу вздовж постійного магніту і зменшують н. с, а отже, і потік в робочому зазорі.

Коефіцієнт розсіювання виконаних систем коливається в досить широких межах. Розрахунок коефіцієнта розсіювання і потоків розсіювання пов'язаний з великими труднощами. Тому при розробці нової конструкції величину коефіцієнта розсіювання рекомендується визначити на спеціальній моделі, в якій постійний магніт замінений електромагнітом. Намагнічує обмотка вибирається такий, щоб отримати в робочому зазорі необхідний потік.

Ріс.5.8. Магнітного ланцюга з постійним магнітом і потоками розсіювання і випинання

в) Визначення розмірів магніту по необхідної індукції в робочому зазорі. Це завдання є ще більш важкою, ніж визначення потоку при відомих розмірах. При виборі розмірів магнітного ланцюга зазвичай прагнуть до того, щоб індукція У 0і напруженість Н 0в нейтральному перетині відповідали максимального значення твору Н 0 В 0.При цьому обсяг магніту буде мінімальним. Даються такі рекомендації по вибору матеріалів. Якщо потрібно при великих зазорах отримати велике значення індукції, то найбільш підходящим матеріалом є магнико. Якщо при великому зазорі необхідно створити невеликі індукції, то можна рекомендувати альнісі. При малих робочих зазорах і великому значенні індукції доцільно застосування альні.

Перетин магніту вибирається з таких міркувань. Індукція в нейтральному перетині вибирається рівної У 0.Тоді потік в нейтральному перетині

,

звідки перетин магніту

.
Величини індукції в робочому зазорі У рі площа полюса є заданими величинами. Найбільш важким є визначення значення коефіцієнта розсіювання.Величина його залежить від конструкції і індукції в осерді. Якщо перетин магніту вийшло великим, то застосовують кілька магнітів, включених паралельно. Довжина магніту визначається з умови створення необхідної н.с. в робочому зазорі при напруженості в тілі магніту Н 0:

де б р - величина робочого зазору.

Після вибору основних розмірів і конструювання магніту проводиться перевірочний розрахунок за методикою, описаної раніше.

г) Стабілізація характеристик магніту. В процесі роботи магніту спостерігається зменшення потоку в робочому зазорі системи - старіння магніту. Розрізняють структурний, механічне і магнітне старіння.

Структурний старіння настає внаслідок того, що після гарту матеріалу в ньому виникає внутрішня напруга, матеріал набуває неоднорідну структуру. В процесі роботи матеріал стає більш однорідним, внутрішня напруга зникають. При цьому залишкова індукція У ті коерцитивної сила Н ззменшуються. Для боротьби зі структурним старінням матеріал піддається термообробці у вигляді відпустки. При цьому внутрішні напруги в матеріалі зникають. Його характеристики стають більш стабільними. Алюмінієво-нікелеві сплави (альні і ін.) Не вимагають структурної стабілізації.

Механічне старіння настає при ударах і вібраціях магніту. Для того щоб зробити магніт нечутливим до механічних впливів, його піддають штучному старінню. Зразки магніту перед установкою в апарат піддаються таким ударам і вібрації, які мають місце в експлуатації.

Магнітне старіння - зміна властивостей матеріалу під дією зовнішніх магнітних полів. Позитивне зовнішнє поле збільшує індукцію по прямій віз врата, а негативне знижує її по кривій розмагнічування. Для того щоб зробити магніт більш стабільним, його піддають дії розмагнічуючого поля, після чого магніт працює на прямий повернення. Через меншу крутизни прямий повернення вплив зовнішніх полів зменшується. При розрахунку магнітних систем з постійними магнітами необхідно враховувати, що в процесі стабілізації магнітний потік зменшується на 10-15%.

КОТУШКИ електромагнітів

Котушка є одним з головних елементів електромагніту і повинна відповідати таким основним вимогам:

1) забезпечувати надійне включення електромагніта при найгірших умовах, тобто в нагрітому стані і при зниженій напрузі;

2) не перегріватися понад допустимої температури при всіх можливих режимах, т. Е. При підвищеній напрузі;

3) при мінімальних розмірах бути зручною для виробництва;

4) бути механічно міцною;

5) мати певний рівень ізоляції, а в деяких апаратах бути волого, кислотно і маслостойкой.

У процесі роботи в котушці виникає напруга: механічні - за рахунок електродинамічних сил в витках і між витками, особливо при змінному струмі; термічні - за рахунок нерівномірного нагрівання окремих її частин; електричні - за рахунок перенапруг, зокрема при відключенні.

При розрахунку котушки необхідно виконати дві умови. Перше - забезпечити необхідну МДС при гарячої котушці і зниженій напрузі. Друге - температура нагріву котушки при цьому не повинна перевищувати допустиму.

В результаті розрахунку повинні бути визначені наступні величини, необхідні для намотування: d - діаметр дроту обраної марки; w - число витків; R - опір котушки.

За конструктивним виконанням розрізняють котушки: каркасні - намотування здійснена на металевому або пластмасовому каркасі; безкаркасні бандажірованного - намотування проводиться на знімному шаблоні, після намотування котушка Бандажуються; безкаркасні з намотуванням на сердечник магнітної системи.

Постійний магніт являє собою шматок стали або будь-якого іншого твердого сплаву, який, будучи намагнічений, стійко зберігає, запасені частина магнітної енергії. Призначення магніту - служити джерелом магнітного поля, не мінливих помітно ні з часом, ні під впливом таких чинників, як струсу, зміна температури, зовнішні, магнітні поля. Постійні магніти застосовуються в різноманітних пристроях і приладах: реле, приладах, контакторах, електричних машинах.

Розрізняють такі основні групи сплавів для постійних магнітів:

2) сплави на основі сталі - нікелю - алюмінію з додаванням в деяких випадках кобальту, силіцію: альні (Fe, Al, Ni), альнісі (Fe, Al, Ni, Si), магнико (Fe, Ni, Al, Co);

3) сплави на основі срібла, міді, кобальту.

Величинами, що характеризують постійний магніт, є залишкова індукція В r і коерцитивної сила Н c. Для визначення магнітних характеристик готових магнітів користуються кривими розмагнічування (рис. 7-14), що представляють собою залежність В = f(– H). Крива знімається для кільця, яке спочатку намагничивается до індукції насичення, а потім розмагнічується до В = 0.

Потік в повітряному зазорі.Для використання енергії магніту необхідно виготовити його з повітряним зазором. Складова МДС, що витрачається постійним магнітом на проведення потоку в повітряному зазорі, називається вільної МДС.

Наявність повітряного зазору δ знижує індукцію в магніті від В r до В (Рис. 7-14) аналогічно тому, як якби по котушці, одягненою на кільце, пропустили розмагнічує струм, що створює напруженість H. Це міркування покладено в основу наведеного нижче способу обчислення потоку в повітряному зазорі магніту.

При відсутності зазору вся МДС витрачається на проведення потоку через магніт:

де l μ - довжина магніту.

При наявності повітряного зазору частина МДС F δ буде витрачатися на проведення потоку через цей зазор:

F \u003d F μ + F δ (7-35)

Припустимо, що ми створили таку розмагнічувати напруженість магнітного поля Н, що

Н l μ = F δ (7-36)

і індукція при цьому стала В.

При відсутності розсіювання потік в магніті дорівнює потоку в повітряному зазорі

Bs μ = F δ Λ δ = Λ l μ Λ δ, (7-37)

де s μ - перетин магніту; Λ δ \u003d μ 0 s δ / δ; μ 0 - магнітна проникність повітряного зазору.

З рис. 7-14 випливає, що

B / H \u003dl μ Λ δ / s μ \u003d Tg α (7-38)

Мал. 7-14. криві розмагнічування

Таким чином, знаючи дані про матеріал магніту (у вигляді кривої розмагнічування), розміри магніту l μ , s μ і розміри зазору δ, s δ, можна, користуючись рівнянням (7-38), обчислити потік в зазорі. Для цього слід провести на діаграмі (рис. 7-14) пряму Ob під кутом α. відрізок bс визначає індукцію В магніту. Звідси потік в повітряному зазорі буде

При визначенні tg α враховуються масштаби осі ординат і абсцис:

де р \u003d n / m - відношення масштабів осей В і H.

З урахуванням розсіювання потік Ф δ визначається наступним чином.

проводять пряму Ob під кутом α, де tg α \u003d\u003d Λ δ l μ ( ps μ). отримане значення В характеризує індукцію в середньому перетині магніту. Потік в середньому перетині магніту

Потік в повітряному зазорі

де σ - коефіцієнт розсіювання. Індукція в робочому зазорі

Прямі магніти.Вираз (7-42) дає рішення задачі для магнітів замкнутої форми, де провідності повітряних зазорів можуть бути обчислені з достатньою для практичних цілей точністю. Для прямих магнітів завдання обчислення провідностей потоку розсіювання дуже важка. Потік обчислюється за допомогою досвідчених залежностей, що пов'язують напруженість поля магніту з розмірами магніту.

Вільна магнітна енергія. Це та енергія, яку віддає магніт в повітряних зазорах. При розрахунку постійних магнітів, виборі матеріалу і необхідних співвідношень розмірів прагнуть до максимального використання матеріалу магніту, що зводиться до отримання максимального значення вільної магнітної енергії.

Магнітна енергія, зосереджена в повітряному зазорі, пропорційна твору потоку в зазорі і МДС:

Враховуючи що

отримуємо

де V- об'єм магніту. Матеріал магніту характеризується магнітною енергією, віднесеної до одиниці його обсягу.

Мал. 7-15. До визначення магнітної енергії магніту

Користуючись кривою розмагнічування, можна побудувати криву W м \u003d f(В) при V \u003d 1 (рис. 7-15). крива W м \u003d f(В) Має максимум при якихось значних В і H, Які позначимо В 0 і H 0. Практично застосовується спосіб знаходження В 0 і H 0 без побудови кривої W м \u003d f(В). Точка перетину діагоналі чотирикутника, сторони якого рівні В r і Н c, з кривою розмагнічування досить близько відповідає значенням В 0 , Н 0. Залишкова індукція В r коливається у відносно малих межах (1-2,5), а коерцитивної сила Н c - у великих (1 - 20). Тому розрізняють матеріали: низькокоерцитивною, у яких W м мале (крива 2), висококоерцитівниє, у яких W м велике (крива 1 ).

криві повернення. В процесі роботи може змінюватися повітряний зазор. Припустимо, що до введення якоря індукція була B 1 tg a 1. При введенні якоря зазор δ змінюється, і такого стану системи відповідає кут а 2; (Рис. 7-16) і велика індукція. Однак збільшення індукції відбувається не по кривій розмагнічування, а по деякій іншій кривій b 1 cd, Названої кривої повернення. При повному замиканні (δ \u003d 0) ми мали б індукцію B 2. При зміні зазору в зворотному напрямку індукція змінюється по кривій dfb 1. криві повернення b 1 cd і dfb 1 є кривими приватних циклів намагнічування і розмагнічування. Ширина петлі зазвичай невелика, і петлю можна замінити прямий b 1 d. ставлення Δ В/Δ Н називається оборотною проникністю магніту.

старіння магнітів. Під старінням розуміють явище зменшення магнітного потоку магніту з плином часу. Це явище визначається рядом причин, що перераховуються нижче.

Структурний старіння.Матеріал магніту після гарту або відливання має нерівномірну структуру. Згодом ця нерівномірність переходить в більш стабільний стан, що призводить до зміни значень В і Н.

Механічне старіння.Відбувається внаслідок ударів, поштовхів, вібрацій і впливу високих температур, які послаблюють потік магніту.

Магнітне старіння.Визначається впливом зовнішніх магнітних полів.

Стабілізація магнітів.Всякий магніт перед установкою його в апарат повинен бути підданий додатковому процесу стабілізації, після якого збільшується опірність магніту зменшення потоку.

Структурна стабілізація.Полягає в додатковій термічній обробці, яка проводиться до намагнічування магніту (кип'ятіння загартованого магніту протягом 4 годин після гарту). Сплави на основі сталі, нікелю та алюмінію не вимагають структурної стабілізації.

Механічна стабілізація.Намагнічений магніт піддається перед установкою в апарат ударам, струсів, вібрації в умовах, близьких до режиму роботи.

Магнітна стабілізація.Намагнічений магніт піддають дії зовнішніх полів змінного знаку, після чого магніт стає більш стійким до впливу зовнішніх полів, до температурних і механічних впливів.

ГЛАВА 8 ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ МЕХАНІЗМИ

Системи перемикаються магнітних потоків засновані на перемиканні магнітного потоку щодо знімних котушок.
Суть розглядаються в інтернеті РЄ пристроїв полягає в тому, що є магніт, за який ми платимо один раз, а є магнітне поле магніту, за який ніхто грошей не платить.
Питання полягає в тому, що необхідно в трансформаторах з перемикаються магнітними потоками створити такі умови при яких поле магніту стає керованим і ми його направляємо. перериваємо. перенаправляємо так. щоб при цьому енергія на перемикання була мінімальною або безвитратного

Для того, щоб розглядати варіанти цих систем, вирішив зайнятися вивченням і приведенням своїх думок щодо свіжих уявлень.

Для початку хотілося заглянути якими магнітними властивостями володіє феромагнітний матеріал і т.д. магнітні матеріали мають коерцитивної силою.

Відповідно розглядають коерцитивної силу, отриману по циклу, або по циклу. Позначають відповідно і

Коерцитивна сила завжди більше. Цей факт пояснюється тим, що в правій півплощині графіка гистерезиса значення більше, ніж, на величину:

У лівій півплощині, навпаки, менше, ніж, на величину. Відповідно, в першому випадку криві будуть розташовуватися вище кривих, а в другому - нижче. Це робить цикл гистерезиса вже циклу.

коерцитивна сила

Коерцитивна сила - (від лат. Coercitio - утримування), значення напруженості магнітного поля, необхідне для повного розмагнічування ферро- або феррімагнітном речовини. Вимірюється в Ампер / метр (в системі СІ). За величиною коерцитивної сили розрізняють наступні магнітні матеріали

Магнитомягкие матеріали - матеріали з низькою коерцитивної силою, які намагнічуються до насичення і перемагнічуються у відносно слабких магнітних полях напруженістю близько 8-800 а / м. Після перемагничивания зовні вони не проявляють магнітних властивостей, так як складаються з хаотично орієнтованих намагнічених до насичення областей. Прикладом можуть служити різні стали. Чим більше коерцитивної силою володіє магніт, тим він стійкіший до розмагнічувати факторам. Магнітотверді матеріали - матеріали з високою коерцитивної силою, які намагнічуються до насичення і перемагнічуються в порівняно сильних магнітних полях напруженістю в тисячі і десятки тисяч а / м. Після намагнічування магнітно-тверді матеріали залишаються постійними магнітами через високі значень коерцитивної сили і магнітної індукції. Прикладами є рідкоземельні магніти NdFeB і SmCo, барієві і стронцієві магнітотверді ферити.

Зі збільшенням маси частки радіус кривизни траєкторії збільшується, а відповідно до першого закону Ньютона, збільшується її інертність.

Зі збільшенням магнітної індукції радіус кривизни траєкторії зменшується, тобто збільшується доцентровийприскорення частки. Отже, під дією однієї і тієї ж сили зміна швидкості частинки буде менше, а радіус кривизни траєкторії більше.

Зі збільшенням заряду частинки збільшується сила Лоренца (магнітна складова), отже, збільшується і доцентрове прискорення.

При зміні швидкості руху частинки змінюється радіус кривизни її траєкторії, змінюється доцентровийприскорення, що випливає з законів механіки.

Якщо частка влітає в однорідне магнітне поле індукцією В під кутом, відмінним від 90 °, то горизонтальна складова швидкості не змінюється, а вертикальна складова під дією сили Лоренца набуває доцентровий прискорення, і частка буде описувати коло в площині, перпендикулярній вектору магнітної індукції і швидкості. Завдяки одночасному переміщенню вздовж напрямку вектора індукції частка описує гвинтову лінію, причому буде повертатися до вихідної горизонталі через рівні проміжки часу, тобто перетинати її на рівних відстанях.

Гальмує взаємодію магнітних полів евзиваются струмами Фуко

Як тільки ланцюг в котушці індуктивності замкнута, навколо провідника починають діяти два зустрічно спрямованих потока.По закону Ленца, позитивні заряди електрогаза (ефіру) починають своє гвинтовий рух приводячи в дію атоми, які зумовлюють електричний зв'язок. Звідси моно пояснити наявність магнітного дії і протидії.

Цим я пояснюю гальмування збудливого магнітного поля і протидія йому при замкнутому ланцюзі, який гальмує ефектом в електрогенераторі (механічне гальмування або протидія ротора електрогенератора механічно прикладається силі і протидія (гальмування) струму Фуко падаючому неодимовому магніту, який падає в мідній трубці.

Трохи про магнітних двигунах

Тут так само застосований принцип перемикаються магнітних потоків.
Але простіше перейти до малюнків.

Як працювати повинна ця система.

Середня котушка знімна і працює на відносно широкої довжині імпульсу, який створюється проходженням магнітних потоків від магнітів зображених на схемі.
Довжина імпульсу визначається індуктивністю котушки і опором навантаження.
Як тільки час спливає і сердечник стає намагніченим, необхідно переривати, розмагнічувати або перемагнічується сам сердечник. щоб продовжувати роботу з навантаженням.