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时间:2018-07-27
《实验c 磁化曲线和磁滞回线测量--大字--讲稿》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、实验C磁化曲线和磁滞回线测量磁性材料应用广泛,扬声器永久磁铁、变压器铁芯、计算机磁盘等都采用磁性材料。铁磁材料分为硬磁和软磁两大类。硬磁材料的剩磁Br和矫顽力Hc大(102~2´104A/m),可做永久磁铁。软磁材料的剩磁Br和矫顽力Hc小(102A/m以下),容易磁化和去磁,广泛用于电机和仪表制造业。磁化曲线和磁滞回线是磁材料的重要特性,是变压器等设备设计的重要依据。磁滞回线测量可分静态法和动态法。静态法是用直流来磁化材料,得到的B—H曲线称为静态磁滞回线。动态法是用交变来磁化材料,得到的B—H
2、曲线称为动态磁滞回线。静态磁滞回线只与磁化磁场的大小有关,磁样品中只有磁滞损耗;而动态磁滞回线不仅与磁化磁场的大小有关,还与磁化场的频率有关,磁样品中不仅有磁滞损耗,还有涡流损耗。因此,同一磁材料在相同大小磁化场下,动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大,损耗大。本实验采用动态法测量软磁样品的动态磁滞回线和磁化曲线,测量曲线可连续或逐点显示在LCD(液晶)屏上,直观、简便、物理过程清晰。【实验目的】1.了解磁滞回线和磁化曲线概念,加深对磁材料矫顽力、剩磁等参数的理解。2.掌握磁材料磁化曲线和磁滞回线的
3、测量方法,确定Bs、Br和Hc等参数。3.探讨励磁电流频率对动态磁滞回线的影响。【预备问题】1.为什么测磁化曲线先要退磁?2.为什么测量磁化曲线要进行磁锻炼?3.为什么动态磁滞回线的面积比静态磁滞回线大,损耗大?补充资料:P2页由于铁磁材料磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点,在测定磁化曲线和磁滞回线时,首先必须对铁磁材料预先进行退磁,以保证外加磁场H=0时,B=0;其次,磁化电流在实验过程中只允许单调增加或减小,不可时增时减。退磁方法,从理论上分析,要消除剩磁Br,只要通一反向电流,使外12加磁场
4、正好等于铁磁材料的矫顽磁力就行了,实际上,矫顽磁力的大小通常并不知道,因此无法确定退磁电流的大小。我们从磁滞回线得到启示,如果使铁磁材料磁化达到饱和,然后不断改变磁化电流的方向,与此同时逐渐减小磁化电流,以至于零。那么该材料磁化过程是一连串逐渐缩小而最终趋向原点的环状曲线,如图1所示,当H减小到零时,B亦同时降到零,达到完全退磁。可见,在进行测量时,一般要先退磁,再进行“磁锻炼”,然后进行正式测量。P2页为了稳定闭合的磁滞回线,磁材料的每个磁化状态都要反复磁化,这种反复磁化的过程称为磁锻炼。由于动
5、态法测量磁化曲线采用交变电流,每个磁化状态都经过充分反复磁化的过程的磁锻炼,才可得到稳定闭合的磁滞回线。P1页静态的磁滞回线所包围的面积大小与磁滞损耗成正比,而实验中用交流磁化所得的回线包围的面积,不仅包括磁滞损耗,而且还包括涡流损耗,因此,动态的回线一般比静态的要大一些。图1初始磁化曲线【实验仪器】FC10-II型智能磁滞回线实验仪。【实验原理】1.铁磁材料的磁化规律(1)初始磁化曲线图2磁滞回线在强度为H的磁场中放入铁磁物质,则铁磁物质被磁化,其磁感应强度B与H的关系为:B=mH,m为磁导率。
6、对于铁磁物质,μ不是常数,而是H的函数。如图1所示,当铁磁材料从H=0开始磁化时,B随H逐步增大,当H增加到Hs时,B趋于饱和值Bs,Hs称为饱和磁场强度。从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线OS,称为初始磁化曲线。(2)磁滞回线如图2所示,当磁材料达到饱和磁化Bs后,如果12将H减小,B也减小,但沿与OS不同的路径ab返回。当H=0时,B=Br,到达b点,Br称为剩磁。欲使B=0,必须加反向磁场,当H=-Hc,B=0(完全退磁),到达c点,bc段曲线称为退磁曲线,Hc称为矫顽力。如果反向磁场继续增大
7、,磁性材料将反向磁化。当H=-HS时,磁化达到反向饱和,B=-Bs,到达d点。此后若减小反向磁场使H=0,则B=-Br,到达e点;当H=Hc时,B=0,到达f点;再次当H=Hs时,B=Bs,回到正向饱和状态a点。经历这样一个循环后形成的闭合曲线abcdefa称为磁滞回线。图3磁滞回线簇HS、BS、Br、Hc是磁滞回线的特征参数。剩磁Br反映介质记忆能力的大小,矫顽力Hc反映铁磁材料是硬磁还是软磁。磁性材料的磁化特性不仅与材料自身的性质有关,还与材料形状、磁化场频率及波形有关。图4退磁过程由于磁材料
8、磁化过程的不可逆性及具有剩磁的特点,在实验过程中磁化电流只允许单调地增加或减少,不能时增时减。当从初始状态H=0、B=0开始周期性地改变H的大小和方向时,可以得到面积由大到小的磁滞回线簇,如图3所示。图3的原点0和各磁滞回线的顶点a1,a2,a3,…,a所连成的曲线,就是初始磁化曲线。在测定初始磁化曲线时,首先必须将磁材料充分退磁,以保证每次都是从原始状态(H=0,B=0)开始。退磁方法为:先用大磁化电流让铁磁材料饱和磁化,然后缓慢减小交变电流,利用逐渐衰减的交变电流对磁材料反复磁
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