ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА ПОТЕРИ В ФЕРРОМАГНЕТИКЕ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА ПОТЕРИ В ФЕРРОМАГНЕТИКЕ

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА ПОТЕРИ В ФЕРРОМАГНЕТИКЕ

Тимофеев И.А. Статья в формате PDF 125 KB

Одной из главных задач, является контроль магнитных хаpaктеристик, немаловажным фактором является также контроль удельных потерь.

Если удельные потери имеют завышенные величины, то использование магнитных материалов в электротехнических устройствах имеет ограниченное применение или вообще становится нецелесообразным. Наиболее конкурентоспособным становится то электротехническое изделие, магнитномягкий материал которого имеет высокие магнитные свойства и низкие удельные потери.

Легирование кремнием, который образует с железом твердый раствор замещения, обусловливает увеличение удельного электрического сопротивления. Влияние кремния на удельное электрическое сопротивление определяется следующей приближенной эмпирической формулой [1]:

                .              (1)

Железокремнистые сплавы с низкими значениями удельного электрического сопротивления не находят широкого применения даже в технике низких частот из-за повышенных величин вихревых токов. На величину и направление вихревых токов, кроме размеров магнитного сердечника, влияют его удельное электрическое сопротивление, частота электрического тока и магнитная проницаемость. Соответственно вихревые токи, вызываемые перемагничиванием магнитных материалов, влияют на удельные потери.

Уточнение расчетной формулы

Современные формулы для подсчета удельных потерь дают определенные погрешности. Рассмотрим это на примерах.

Попытка произвести расчет удельных потерь на вихревые токи в ферромагнетике была предпринята в 1926 г. Б.А. Введенским [2]. Он предложил следующую формулу:

,                             (2)

где  d - толщина пластинки;

Во - магнитная индукция, Во=μ×Но;

ω - циклическая частота;

q - магнитная проводимость.

Однако формула (2) весьма приближенно определяет удельные потери на вихревые токи. Ошибки Введенского состояли в том, что значение магнитной проводимости q необходимо было ввести в числитель, а не в знаменатель. Кроме того, в числитель необходимо было ввести значение циклической частоты не в первой степени, а во второй, т.е. ω2, а в знаменателе необходимо было учесть значение плотности материала.

Интерес к определению удельных потерь в магнитных материалах появился в связи с возможностью широкого их применения при создании горячекатаной электротехнической стали для электрических машин. После того, как в 1935 г. Госс [3] обнаружил высокие магнитные свойства у холоднокатаной электротехнической стали вдоль направления прокатки, интерес к изучению удельных потерь повысился. В последующие годы активизируются исследования по улучшению электрических хаpaктеристик стали.

Первое приближенное полуфеноменологическое уравнение для расчета полных потерь в проводящем ферромагнетике в 1937 г. дали Елвуд и Легг [4]:

 Рполн. = ,                 (3)

где  В0 - постоянная для данного сплава величина;

μ - магнитная проницаемость;

С - не зависящая от Во и w величина.

Экспериментальная проверка показала, что ошибки Елвуда и Легга состояли в том, что кроме тех ошибок, которые были сделаны Введенским в приближенное полуфеноменологическое уравнение (3) необходимо было ввести значения плотности материала и коэрцитивной силы. Введенные параметры  и μ3 в уравнение (3) дополнительно искажают результаты расчета.

Приведенная формула (3) не учитывает дислокационную теорию магнитных свойств материалов. Более точную зависимостьопределения потерь энергии от физических величин при перемагничивании ферромагнетика дал Мишин [5]:

  ,      (4)

где    - магнитострикционная константа;

L - средняя толщина дислокационного сегмента;

δ - толщина доменной структуры;

в - вектор Бюргерса;

N - плотность дислокаций;

S - площадь смещающихся границ доменов;

n - число доменов в единичном объеме ферромагнетика.

В этой зависимости учтено поглощение энергии изгибающимися под действием упругого поля доменными границами с дислокационными сегментами, но не учтена гистерезисная составляющая потерь и не принято во внимание удельное электрическое сопротивление материала. Однако эта зависимость позволяет определять потери энергии от физических величин и не позволяет пpaктически определять удельные потери на промышленных магнитных материалах в зависимости от технических величин.

Пpaктическую формулу для инженерных расчетов удельных электрических потерь на вихревые токи предложил круг [6]. Он, суммируя множество замкнутых электрических контуров, учел потери по всем контурам и привел следующее выражение:

 Рв= ,        (5)

где Вм - амплитуда магнитной индукции, Тл;

f -частота переменного тока, Гц;

d - толщина пластин, мм;

kf - коэффициент формы кривой магнитной индукции;

γ - плотность материала пластины, кг/м3;

ρ - удельное электрическое сопротивление материала пластины, Ом×м.

Применяя формулу (5), результаты пpaктических вычислений становятся заниженными в среднем на четыре порядка, т.е. в 104 раз.

Однако, чтобы формула (5) была полностью представлена в системе СИ и соответствовала примерно реальным показателям по потерям на вихревые токи, необходимо подставить в формулу толщину пластин в метрах и упразднить коэффициент 10-10, т.е.:

 Рв=   .         (6)

Из работы Дружинина [1] известно, что потери на гистерезис пропорциональны площади статистического цикла гистерезиса, частоте перемагничивания и обратно пропорциональны плотности материала пластины, и определяются из следующего выражения:

 Рг= ,                              (7)

где S - площадь статического цикла гистерезиса, Тл×А/м.

Преобразовав петлю гистерезиса в виде прямоугольника, можно площадь статического цикла гистерезиса приблизительно определить по следующее простой формуле:

 S= 4Вм×Нс,                           (8)

где Нс - коэрцитивная сила.

Следовательно, удельные потери на гистерезис с учетом формулы (8) можно определить по следующей формуле:

 Рr= .                    (9)

Определив составляющие потерь по формулам (6) и (9), можно найти общие удельные потери на перемагничивание магнитномягких материалов:

Р=Рвг = , (10)

где Нс - значение коэрцитивной силы приведено без учета плотности дислокаций и концентрации доменов.

На коэрцитивную силу на основе современной дислокационной теории магнитных свойств материалов оказывает влияние взаимодействие доменной и дислокационной структур. Для этого случая коэрцитивная сила может быть представлена в виде [7]:

Нс=1,5 ,                        (11)

Здесь К - константа магнитной анизотропии; δ- толщина доменной стенки; μ0 - магнитная постоянная, μ0 = 4π×1 0-7 Гн/м; IS - самопроизвольная намагниченность; D - диаметр кристаллита; N - текущая плотность дислокаций; Nо - максимальная плотность дислокаций; с1 - постоянная для отношения плотности дислокаций; n - текущая концентрация доменов; nо - максимальная концентрация доменов; с2 - постоянная для отношения концентрации доменов.

Следовательно, окончательно общие удельные потери с учетом формулы (11) можно представить следующей формулой:

 Р= .                          (12)


Удельное электрическое сопротивление магнитного материала является структурно чувствительной величиной поэтому запишем уравнение для зависимости удельного электрического сопротивления от плотности дислокаций и концентрации доменов в следующем виде с учетом уравнения (1):

                 (13)

где  в - коэффициент, в=0,1...0,9;

q - постоянная для отношения плотности дислокаций;

ε - постоянная для отношения концентрации доменов.

Таким образом, на удельное электрическое сопротивление магнитного материала существенно влияет взаимодействие доменной и дислокационной структур.

Вывод

Выведена расчетная формула удельных электрических потерь для магнитных материалов в зависимости от плотности дислокаций и концентрации доменов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнической стали. - М.: Энергия, 1974. - 239 с.
  2. Введенский Б.А. ЖРФХО, часть физ. 58,241 (1926).
  3. Goss N.P. New development in electrical strip steels characterized by fine grain structure approaching the properties of a single crystal. - TASM, 1935, VI, v. 23, № 2, p. 511-544
  4. Elwood W.B., Legg V.E., J. Appl. Phys. 8, 351 (1937).
  5. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. - М.: Высшая школа, 1991. - 384 с.
  6. Круг К.А. Основы электротехники. - М.-Л.: ОНТИ, 1936.
  7. Тимофеев И.А. Современные наукоемкие технологии. - 2005. -№ 11. - С. 84-86.


ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРА ПОЛА НА ПОВЕДЕНИЕ КРЫС С РАЗЛИЧИЯМИ АЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ГЕНА РЕЦЕПТОРА ДОФАМИНА ВТОРОГО ТИПА (DRD2) В ТЕСТЕ ПРИПОДНЯТЫЙ КРЕСТООБРАЗНЫЙ ЛАБИРИНТ И МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРА ПОЛА НА ПОВЕДЕНИЕ КРЫС С РАЗЛИЧИЯМИ АЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ГЕНА РЕЦЕПТОРА ДОФАМИНА ВТОРОГО ТИПА (DRD2) В ТЕСТЕ ПРИПОДНЯТЫЙ КРЕСТООБРАЗНЫЙ ЛАБИРИНТ И МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА В работе впервые приведены сведения о пoлoвых особенностях поведения в «приподнятом крестообразном лабиринте» двух групп крыс, гомозиготных по двуаллельному локусу TAG 1A DRD2, а также сравнительный анализ морфометрических хаpaктеристик миндалевидного комплекса мозга ...

24 05 2024 12:31:20

НОВАЯ ЛЕКАРСТВЕННАЯ ФОРМА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ТУБЕРКУЛЕЗА

НОВАЯ ЛЕКАРСТВЕННАЯ ФОРМА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ТУБЕРКУЛЕЗА Статья в формате PDF 88 KB...

23 05 2024 22:13:50

ЖЕНА ПРЕЗИДЕНТА: ОЖИДАНИЯ ИЗБИРАТЕЛЕЙ

ЖЕНА ПРЕЗИДЕНТА: ОЖИДАНИЯ ИЗБИРАТЕЛЕЙ Статья в формате PDF 264 KB...

22 05 2024 16:42:30

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОРИЕНТИРОВОЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОВЕДЕНИЯ КРЫС ЛИНИИ ВИСТАР И WAG/RIJ С ГЕНОТИПОМ А1А1 ПО ЛОКУСУ TAQ 1A ДОФАМИНОВОГО РЕЦЕПТОРА ВТОРОГО ТИПА (DRD2)

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОРИЕНТИРОВОЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОВЕДЕНИЯ КРЫС ЛИНИИ ВИСТАР И WAG/RIJ С ГЕНОТИПОМ А1А1 ПО ЛОКУСУ TAQ 1A ДОФАМИНОВОГО РЕЦЕПТОРА ВТОРОГО ТИПА (DRD2) В статье изложены результаты тестирования ориентировочно-исследовательского поведения крыс указанных линий, которые показали, что крысы линии WAG/Rij обладают более выраженной двигательной активностью и исследовательской деятельностью по сравнению с крысами линии Вистар. ...

21 05 2024 11:12:59

STATISTICAL DESCRIPTION OF CONTROL SYSTEMS IN NANOLITHOGRAPHY

STATISTICAL DESCRIPTION OF CONTROL SYSTEMS IN NANOLITHOGRAPHY Статья в формате PDF 144 KB...

18 05 2024 3:38:48

БАКТЕРИАЛЬНАЯ КОЛОНИЗАЦИЯИНДОМЕТАЦИН-ИНДУЦИРОВАННЫХ ЯЗВ ТОНКОГО КИШЕЧНИКА КРЫСЫ

БАКТЕРИАЛЬНАЯ КОЛОНИЗАЦИЯИНДОМЕТАЦИН-ИНДУЦИРОВАННЫХ ЯЗВ ТОНКОГО КИШЕЧНИКА КРЫСЫ На поверхности инометацин-индуцированной язвы тонкого кишечника через 24 часа после его однократного введения формируется бактериальный биофильм. ...

16 05 2024 14:18:13

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПРОФИЛАКТИКИ КАРИЕСА ЗУБОВ ПРИ ОРТОДОНТИЧЕСКОМ ЛЕЧЕНИИ

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПРОФИЛАКТИКИ КАРИЕСА ЗУБОВ ПРИ ОРТОДОНТИЧЕСКОМ ЛЕЧЕНИИ Наши исследования показали, что эффективность профилактики кариеса зубов значительно снижается на фоне вторичных иммунодефицитных состояний (ИДС), вызванных ортодонтическим аппаратурным лечением. Предлагаемый метод профилактики позволил купировать иммунодефицитное состояние, возникающее на этапах ортодонтического лечения, и повысить эффективность профилактики кариеса зубов. ...

12 05 2024 16:56:22

ЭЛЕКТРОННЫЕ МОДУЛИ ТРЕХМЕРНОЙ КОМПОНОВКИ

ЭЛЕКТРОННЫЕ МОДУЛИ ТРЕХМЕРНОЙ КОМПОНОВКИ Статья в формате PDF 391 KB...

09 05 2024 13:29:14

СИСТЕМНАЯ МЕДИЦИНА В САНАТОРНО-КУРОРТНОЙ ПРАКТИКЕ

СИСТЕМНАЯ МЕДИЦИНА В САНАТОРНО-КУРОРТНОЙ ПРАКТИКЕ Статья в формате PDF 144 KB...

08 05 2024 8:30:36

ЛЕОНТЬЕВ ВИКТОР ЛЕОНТЬЕВИЧ

ЛЕОНТЬЕВ ВИКТОР ЛЕОНТЬЕВИЧ Статья в формате PDF 175 KB...

07 05 2024 3:25:49

ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ АППЕНДИЦИТОМ

ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ АППЕНДИЦИТОМ В статье проанализирован опыт лечения больных острым аппендицитом за последние 10 лет. Из 1073 поступивших в приемное отделение, 229 больных отправлены в другие отделения, у 730 диагноз подтвержден и выполнена операция аппендэктомия. Гистологическое исследование отростков показало, что у 353 (48,4%) больных отросток был флегмонозный, у 87 (11,9%) – гангренозный, в том числе у 15 (2%) – гангренозно-перфоративный, у 290 (39,7%) – катаральный. Большой процент катаральных форм автор связывает с гипердиагностикой. 24 (3,2%) больных был диагностирован разлитой перитонит. В комплексном лечении больных наряду с антибактериальными средствами, последнее время широко стали применяться современные методики (дренирование брюшной полости силиконовыми трубками д 0,5-1,0 см, назогастральное дренирование, гемосорбция, УФО крови, химическая детоксикация гипохлоритом натрия). ппендикулярный инфильтрат был диагностирован у 14 (1,9%) больных. Тактика при этом осложнении была традиционной. У 35 (4,79%) больных развились послеоперационные осложнения: нагноение подкожно-жировой основы у 19 (2,66%), инфильтраты послеоперационного шва – у 9 (1,2%), гематомы подкожной клетчатки – у 7 (0,9%), в том числе у 7 (0,9%) больных с нагноением подкожно-жировой основы, развились дополнительно послеоперационные пневмонии. а эти годы серьезных полостных послеоперационных осложнений не отмечалось, также не было послеоперационной летальности. лучшение результатов лечения автор связывает с повышением профессионального роста врачей, продуманной взвешенной хирургической тактикой. Также имеет значение и возраст больных. У 88% он равнялся 1822 годам. При поступлении больные были физически крепкими и тренированными (военнослужащие), что позволило им значительно лучше справиться в послеоперационном периоде даже с перитонитом. ...

06 05 2024 11:27:57

НОВЫЕ ВИДЫ ДОМАШНЕГО СЫРА – ВКУСНО И ПОЛЕЗНО!

Статья в формате PDF 245 KB...

05 05 2024 6:26:14

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ АНАТОМИИ

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ АНАТОМИИ Статья в формате PDF 275 KB...

03 05 2024 10:21:25

ПЕРФИЛОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПЕРФИЛОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ Статья в формате PDF 122 KB...

01 05 2024 9:35:49

ПОХОДЕНЬКО ИРИНА ВИКТОРОВНА

ПОХОДЕНЬКО ИРИНА ВИКТОРОВНА Статья в формате PDF 83 KB...

28 04 2024 18:26:39

ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА НЕКУЛЬТИВИРУЕМЫХ ФОРМ ХОЛЕРНЫХ ВИБРИОНОВ

ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА НЕКУЛЬТИВИРУЕМЫХ ФОРМ ХОЛЕРНЫХ ВИБРИОНОВ Приведенные материалы исследования позволяют заключить следующее. Изменения в диссимиляции глюкозы происходят еще до утраты клетками способности образовывать колонии на питательных средах. Уменьшение количества и замедление выхода радиоактивного углекислого газа в НФ холерных вибрионов, вероятно, связано с перестройкой метаболизма, проявляющемся в сдвиге его в сторону гликолиза и разрывом цепей цикла Кребса, хаpaктерным для хемолитоавтотрофов. Пребывание в условиях микрокосмов при низкой температуре индуцирует функционирования цикла Кальвина, что вероятно, обеспечивает клетку необходимыми пластическими материалами и способствует выживанию при отсутствии органических питательных веществ. ...

26 04 2024 13:19:12

ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА

ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА Статья в формате PDF 115 KB...

24 04 2024 22:10:30

НАРУШЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ДИОКСИНАМИ

НАРУШЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ДИОКСИНАМИ Статья в формате PDF 111 KB...

23 04 2024 13:16:11

АЛКОГОЛЬ КАК ФАКТОР КРАНИОФАЦИАЛЬНОГО ТРАВМАТИЗМА

АЛКОГОЛЬ КАК ФАКТОР КРАНИОФАЦИАЛЬНОГО ТРАВМАТИЗМА Статья в формате PDF 121 KB...

21 04 2024 22:30:14

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::