Қатты магнитті ферритер

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Дәріс 15

Модуль 3. Жартылай өткізгіш және магниттік материалдар

Тақырып 5. Магниттік материалдар бойынша материалдарды жинақтау.

Магнитті материалдар, электр энергияны генерирлеу кезінде, жоғары кернеулі тоққа төменгі кернеулі тоқты трасформациялауға және керісінше, электр энергияны механикалық және т. б. энергияға айналдыру кезіндегі магнитті ағынды лезде үдету үшін керек.

Табиғаттағы барлық заттар элементар магнетиктер болып келеді, яғни магниттік қасиеттерге ие және магниттік өріс тудырады. Атомдардың магниттік қасиеттері электрондардың магниттік қасиеттерімен анықталады. Басқа бөлшектер магнетизмі салыстырмалы аз. Қорытындысында феромаг- нетиктердің доменді құрылымы пайда болады. Ферромагнетика көлемі өздігінен локальді облыстардың көлемді санына домендерге бөлінеді, олардың әрқайсысы техникалық қаныққан магнитті көрсетеді. Домендерде атомдардың элементар магнетиктер өздігінен немесе тосын бір бағытта бағдарланған. Домендердің болуы эксперимент жүзінде дәлелденген. Домендердің сызықтық мөлшері 0. 001 ден 0. 1 мм құрайды. Домендердің магниттік моменттерінің бағыты, магниттік емес ферромагнетика көлемінде тең ықшамдалды. Сондықтан макро бөлшектің қорытқы бір доиеннің екінші доиенге магниттелу векторының бағытының біртіндеп өзгеруі жүретін шекаралық қабырғалармен өзара бөлінген.

Магниттелудің қисығын анықтауыш доменді құрылымдардың пайда болу теориясы және олардың магниттік моменттердің қайта құрылуы, магнитизм теориясының ең негізгі бөлім болып келеді және де ол магнитті материалдардың техникалық қасиетімен байланысқан.

Магниттелудің негізгі қисығының және гистерезис жібінің фигуралары түрі бойынша барлық магниттік материалдар 3 топқа бөлінеді:

жұмсақ магнитті ( ЖМ) материалдар;
қатты магнитті (ҚМ) материалдар;
арнайы белгіленген магниттік материалдар.

Жұмсақ магнитті материалдардың өзіндік қасиеттері, олардың әлсіз магниттік өрістерде де қанығуына дейін магниттелуі мен қайта магниттелу кезіндегі кішігірім шығындары болып табылады. Жұмсақ магнитті материал- дардың бұл қасиеттері оларды электр машиналардың магнитөткізгіштігі

үшін, өлшеуіш приборларда, телефондарда және магниттік өріс шоғырлануымен көрсетеді.

Қатты магнитті материалдар тұрақты магнетиктер үшін қолданылады, үлкен меншікті энергиямен, гистерезис тұзағының үлкен ауданы мен қайта магниттеудің үлкен шығынына ие.

Магнитті материалдардың негізгі сипаттамасы

Магниттік индукцияның (В) магниттік өріс кернеулігінен (Н) материал- дарда тәуелділігін магниттелу қисығы деп аталады.

Барлық магниттік материалдар химиялық құрамы мен кристалдық құрылуына тәуелді өзінің магниттелу қисығына ие.

Магниттік өрістегі магнитті домендердің бамагнитті домендердің бағдар прцесі магниттік заттың бөлшектерінің сызықтық өлшемінің бойымен сәйкес еледі, және магнитструкция деп атлады. Магнитструкция көлемі кристалл металындағы түрлі бағыттар үшін әртүрлі. Ферромагниттік заттар моно- кристалы әр түрлі кристалдың осьтер бойымен жеңіл магниттелу түрлілігіне келетін, магниттік анизатропиямен сипатталады.

Поликристалдық магнетиктерге анизотропия анағұрлық күрт сақталғанда, ферромагнетиктер магниттік текстураға ие деп атағанымыз жөн. Магниттік текстура үлкен мағынаға ие және материалдың көтеріңкі магниттік сипаттама-ларының белгілі бір бағыты үшін техникада қолданылады. Айнымалы магнит-тік өрістердегі ферромагнетиктердің сипаттамасы, магнит индукциясының амплитудалық мәнінің В _m магниттік өріс кернеулігініңі амплитудасына Н _m қатынасын көрсететін динамикалық магнитті өтімділік μ, айнымалы магниттік өрістегі ферромагнетиктердің сипаттамасы болып келеді

Μ = В _m / Н _m. (5. 1)

Магнетизим териясының практикасы үшін аса маңызды сипаттамалар- ының біріне гистерезис тұзағы кіреді. Егер сыртқы магниттік өрісте ферромаг-нетиктің магниттелуін жасаса, содан - соң негізгі магниттеу қисығының кез -келген нүктесінен бастап, Н азайта бастаса, онда көлем В азаяды, бірақ негізгі қисық бойымен емес, бояуырақ, гистерезистің салдарынан ( қалуынан) азаяды (кішірейеді) .

Қарама -қарсы бағыттағы магниттік өріс кернеулігінің үлкеюінде нұсқа (үлгі) магнитсізденуі, жаңа бағыт Н ауысуында қайта магниттелуі, В қайтадан бастапқы нүктеге келуі мүмкін. В Н=0 болғандағы нұсқаның (үлгінің) магнитсізденуі процесінде қалдық индукция (Вr) деп аталады. Индукцияны Вr мәнінен нөлге дейін азайту үшін, кідірткіш (коэрцитті) күш деп аталатын өрістің кері бағытталған кернеулігін Н _с басу керек.

Жұмсақ магнитті материалдар (ЖМ)

Түрлі жұмсақмагниттік материалдардың жиілік диапозоны едәуір дәрежеде олардың меншікті қарсылық ρ-мен анықталады. Ол неғұрлым үлкен болса, соғұрлым жоғары жиілікте (f) жұмсақ магнитті материалдарды қолдануға болады.

Болат. Үндетілген электротехникалық болат - негізгі кең ауқымды қолданылатын жұмсақ магнитті материалы. Болат құрамына кремнийдің екеуі ρ- ді көбейтеді (үлкейтеді), яғни Р _В -ға шығынын азайтады. Бұдан басқа, Si болат құрамында болуы С көміртегіні ерітеді. Бұл жағдай μ _а көбейтеді, не кішірейтеді, Pr азайтады. Бірақ кремнийдің болаттағы қосындысы оның сынғыштығын көбейтеді де лестер құюға кедергі жасайды. Текстурленген болат анизатропты және орама жолымен жасалған трансформаторлар жүрекшелері үшін қолданады, олардың салмағы мен габаритті өлшемдерін 40% -қа дейін кішірейтуге мүмкіндік береді.

Пермаллои. Пермоллейлер деп аталатын темір- никельдің қорытпалар әлсіз өрістердегі облыстарда μ _баст бастапқы үлкен мәніне ие. Бұл жағдай оларда анизатропия мен магнитостукцияның жоқтығына байланысты. Жоғары никельділер құрамында никель Ni -72 - 80 % және төмен никельді пермаллоялар - құрамында Ni - 40 -50 % деп оларды айырады.

Жоғары никельді пермаллойлар аз габритті дроссельдер жүрекшелерінде, дыбысты диапозонның аз габаритті транзисторларында, импульстік трансфор-маторларда, дроссельдерде және т. б. жоғары концентрациялы магнитті ағын-ның құрал жабдықтарында, импульстік трансформаторларында, магниттік үдеткіштерде қолданылады.

Төмен никельді пермаллой жоғары никельділерге қарағанда 2 есе жоғарым қанығу индукциясына ие, яғни төменгі никельді пермаллойды күшті трансформаторларда, дросселдерде және т. б. магнит ағының жоғарғы концент-рациясы приборларда қолданылады.

Альсифирлер. Қорытпалар FE, Si ; және Al - үштік қорытпалар альсиферлер деп аталады. Олардың оптимальді құрамы 9. 5% Si; 5. 6 % Al; қалғаны - Fe құрамында көп мөлшерде кремний болғандықтан бұндай қорытпа қатты және сынғыш, бірақ фасондық ағызулар ретінде қолданылады. Альсифирдан жасалғандар: приборлар корпусының магнитті экраны және т. б. Альсифирді порошок түрінде үгітіп, жоғары меншікті престелген өзектер жасау үшін қолдануға болады.

Ферриттер Магнитті материалдардағы Р _В құйындық нүктелерге шығыны f2 жиілігіне пропорционалды, сондықтан магнитті материалдар жоғары және өте жоғары жиіліктерде аз электрлік өткізгіштің және жоғары меншікті кедергіге ρ ие болуы керек.

Бұл заттар спиндердің кейбіреулерімен антипараллельді орналасуын бірінің бағытын бірі тәуелденуіне ие - бұл ферромагнетиктер. Олар домендік құрылымды Кюри нүктесіне ие; оларға барлық сипаттамалар қолданылған. Ферриттер деп аталатын күрделі оксидті материалдар - ферримагнетиктер деп аталады.

Қатты магнитті материалдар ( КМ)

Өте үлкен коэрцитивті күшіне Н _С ие, енді гистерезис тұзағы бар ферромагниттік материалдар қатты

магнитті материалдар (КМ) деп аталады. Әлсіз магнитті фазалар арасында арналған магниттелмеген домендердің суу процесінде ғана Н _С жоғары мәндері кейбір қорытпаларға (4 А/м астам),

Мұндай материалдарда домендердің қосылу процесі күрделі, және де домендердің магнитті моменті магнитті өріс бағытымен бағдарланған болып қалады. Осылайша тұрақты магниттер пайда болады.

Қатты магнитті материалдардың сипаттамасы болып Н _С коэрцитивті күші, W _max сыртқы Br қалдық индукция мен максимальді энергия қызмет атқарады. Қатты магнитті материалдық μ төмен. Сонымен қатар, Н _С неғұрлым жоғары болса, соғұрлым Br төмен.

Тұйық жағдайдағы магнит (терроид түрі) сыртқы кеңістікке энергияны бермейді. Көлемі саңылаудың ұзындығына байланысты, сонымен бірге В ₁ индукциясының аралықта магнит полюстерінің магнитсізденуі әрекетінде B _r - дан аз болатын, ауадағы саңылау бар болғанда полюстердің арасында энергияны кеңістікке жіберу пайда болады. Бірлік көлемінде берілген ауадағы саңылау энергиясы - магнитті меншікті энергия ( энергия тығыздығы) келесі формуламен анықталады

W = B ₁ H ₁ /8π . (5. 2)

Магнит ұзындығы және саңылауы кіші болған сайын, полюстердің магнитсізделу өрісі үлкен және В ₁ кіші болады. Тұйықталған магнитте B ₁ = Br және W = 0, яғни Н ₁ =0 тең. Егер саңылау үлкен болса, онда W →0, сөйтіп В ₁ =0, Н ₁ = Н _С , кейбір мәндерде В ₁ мен Н _1, W ₁ =max. Бұл W _max мәні магниттің қолдануын анықтайды және тұрақты магниттер үшін негізгі сипаттамалық қасиеті болып табылады.