41090 skrypt042 (2)

82 Laboratorium Podstaw Elektrotechniki l

Jeżeli wektor indukcji jest jednakowy we wszystkich punktach powierzchni S, to:

<I>« IKS    (5.3)

linie wektora indukcji magnetycznej są krzywymi zamkniętymi. Jako zwrot dodatni linii wektora indukcji przyjmujemy kierunek zgodny z ustawieniem się północnego bieguna magnesu wprowadzonego do pola magnetycznego. Linii pola nie przypisujemy charakteru fizycznego, jedynie matematyczny.

Dla materiałów magnetycznych zależność B=f(H) określona wzorem (5.1) jest nieliniowa i opisana tzw. pętlą histerezy (rys.5.1). Pętla histerezy jest praktycznie krzywą symetryczną.

Rys.5.1. Pętla histerezy.

Jeżeli natężenie pola magnetycznego w trakcie cyklicznych zmian przyjmuje wartości równe zeru, to indukcja magnetyczna przyjmuje wartości różne od zera, dodatnie lub ujemne, zwane indukcją pozostałości magnetycznej lub indukcją remanencji B_r. Wartości natężenia pola magnetycznego, przy której indukcja magnetyczna jest równa zeru, nazywamy natężeniem powściągającym lub natężeniem koercji H_c. Różnym wartościom maksymalnego natężenia pola w próbce przy cyklicznym przemagnesowywaniu odpowiada grupa pętli histerezy'. Krzywa poprowadzona przez wierzchołki pętli jest zwana podstawową charakterystyką magnesowania. Krzywa ta różni się tylko nieznacznie od tzw. pierwotnej charakterystyki magnesowania, wyznaczanej dla próbki uprzednio nienantagnesowanej. Charakteiystyki wyznaczone w polu stałymi noszą nazwę statycznych, zaś wyznaczone w polu zmiennym - dynamicznych. W procesie przemagnesowywaijia materiału magnetycznego polem zmiennym, zmiany stanu magnetycznego zachodzą zgodnie z dynamiczną pętlą histerezy przy czym część energii pola, określona powierzchnią pętli, przekształca się w ciepło. Moc odpowiadającą przekształconej w cicpb energii pola nazywamy stratami w żelazie. Obszar dynamicznej pętli histerezy zależy nie tylko od histerezy statycznej (straty histerezowe), ale i od prądów wirowych (straty wiroprądowe). Pole objęte pętlą wzrasta przy powiększaniu częstotliwości, zależy również od właściwości materiału. Ciała magnetycznie twarde mają szeroką pętlę histerezy, tzn. posiadają dużą koercję (H_c=5- 10^-Hj. 10^A/m), natomiast ciała magnetycznie miękkie mają wąską pętlę histerezy (H_c do około lOOA/m). Na ogól ciała miękkie magnetycznie są łatwiej magnesowalne, a indukcja w stanie nasycenia jest większa dla tych cia! niż dla ciał twardycli magnetycznie. Gdy pętla liisterezy jest dostatecznie wąska, w obliczeniach można posługiwać się jedynie krzywą magnesowania.

Z nieliniowością i wieloznacznością charakterystyk B=f(l i) wiąże się kilka pojęć przenika In oś ci magnetycznej.

1.    Przenikalność magnetyczna statyczna jest to stosunek indukcji B do natężenia pola magnetycznego H w dowolnym punkcie pierwotnej krzywej magnesowania ([t=B/H). Wykres p=f(H) przedstawiono na rys.5.2. Przenikalność magnetyczna statyczna osiąga największą wartość przy natężeniu pola H wyznaczonym przez punkt, w którym styczna do krzywej magnesowania poprowadzona z początku układu współrzędnych styka się z tą krzywą.

2.    Przenikalność magnetyczna dynamiczna jest to przenikalność, którą wyznacza współczynnik kierunkowy stycznej w danym punkcie aktualnej krzywej magnesowania, np. pętli histerezy (ddytmdB/dH).

3.    Przenikalność magnetyczna przyrostowa jest to stosunek powtarzających się przyrostów AB do wywołujących je przyrostów AH (p^=AB/AH). Przenikalność

fiĄ ma znaczenie w pracy takich urządzeń jak wzmacniacze magnetyczne i

niektóre mnożniki częstotliwości, w których oprócz składowej okresowo zmiennej występuje składowa stała w przebiegach strumieni.

Obwodem magnetycznym nazywamy zespół elementów, w których skoncentrowany jest strumień magnetyczny powstający wskutek działania źródła pola magnetycznego. W zależności od ukształtowania obwodów magnetycznych rozróżnia się obwody magnetyczne rozgałęzione i nierozgalęzione. Jeżeli obwód wykonany jest z jednego materiału, to taki obwód nazywamy jednorodnym. Jeżeli obwód tworzą materiały o różnych właściwościach magnetycznych, to obwód nazywamy niejednorodnym. Zależnie od rodzaju prądu płynącego w uzwojeniach