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📜  磁滞回线 – 定义、能量损失、优势、示例问题

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:37.339000             🧑  作者: Mango

磁滞回线 – 定义、能量损失、优势、示例问题

在有磁场的系统中，会出现滞后现象。铁磁材料有一个共同的特性，称为磁滞。磁滞效应是当铁磁材料的磁化滞后于磁场时发生的现象。滞后一词的意思是“滞后”。磁通密度 (B) 滞后于磁场强度，导致磁滞 (H)。

磁滞是所有铁磁材料的特性。让我们看一个将铁磁材料放置在载流线圈内的示例，以更好地理解这个概念。由于存在的磁场，材料会被磁化。滞后现象被称为通过反转电流方向使材料退磁的过程。

磁滞回线

如果针对各种 H 值测量 B 并且结果以视觉格式呈现，则该图将指示滞后回线。

  • 当磁场强度 (H) 从零增加时，磁通密度 (B) 增加。
  • 随着磁场的增加，磁性值会上升，直到达到 A 点，该点称为饱和点，B 保持不变。
  • 随着磁场值的下降，磁值也会下降。但是，当 B 和 H 都为零时，物质或材料会保留一些磁性，这称为保持性或剩磁。
  • 当磁场向负侧减小时，磁性同样会降低。材料在 C 点完全退磁。
  • 矫顽力是消除材料保持力 (C) 所需的力。
  • 循环以相反方向重复，饱和点 D、保持力点 E 和矫顽力 F。
  • 由于正向和反向过程，循环完成，这个循环称为磁滞回线。

磁滞回线的优点

  1. 滞后的损失表现为滞后回线面积的减小。
  2. 保持性和矫顽力的相关性由磁滞回线提供给材料。因此，机器的核心使得选择制造永磁体的正确材料变得更加容易。
  3. BH 图可用于确定剩磁，使电磁体的材料选择变得简单。

保持力和矫顽力

铁磁材料用外磁场磁化后，去除外磁场后，材料不会松弛回到零磁化状态。

保持力——外部磁化场撤去后剩余的磁性量。它是指材料在外磁力撤消后保持一定磁性的能力。磁滞回线点 B 处的磁通密度值就是保持性。

矫顽力 - 物质的矫顽力被定义为使物质完全退磁所需的反向（-ve H）外部磁场的量。磁滞回线点 C 处的 H 值就是矫顽力。

滞后引起的能量损失

  1. 分析由于滞后引起的能量损失的最大例子是变压器，因为我们知道在整个磁化和退磁过程中都需要能量。
  2. 磁性物体在磁化和退磁过程中能量膨胀，这种膨胀的能量表现为热。滞后损失是这种类型的热损失的术语。
  3. 由于变压器中磁化和退磁的连续过程，能量不断以热量的形式损失，降低了变压器的效率。
  4. 软铁芯用于变压器以防止能量损失，因为软铁中的能量损失或磁滞损失明显低于其他材料。

软磁铁和硬磁铁的区别

  • 与硬磁体相比，软磁体容易磁化和退磁。
  • 软磁铁的保持力高于硬磁铁。
  • 硬磁体的矫顽力高于软磁体。
  • 由于表面积很小，软磁体比硬磁体损失的能量更少。
  • 在软磁铁的情况下，环路面积小于硬磁铁。
  • 软磁铁比硬磁铁具有更高的磁导率。
  • 在软磁体中，I 和 χ 都很高，但在硬磁体中，它们都很低。
  • 软磁铁是临时磁铁，而硬磁铁是永久磁铁。
  • 铁镍合金、铁氧体等是软磁铁的例子，而碳钢、钢、钨、铬钢等是硬磁铁的例子。

磁化和退磁

  • 简单来说，如果将任何磁性物质置于外部磁化场中，材料就会被磁化，如果外部磁化场反转，材料就会退磁。
  • 当将铁磁材料放入载流线圈时，电流产生的磁化场 H 推动材料的部分或全部原子磁偶极子与外部磁化场对齐，从而使材料磁化。

示例问题

问题1：哪些材料的磁滞回线最窄？

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问题2：变压器铁芯材料的磁滞周期是多少？

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问题3：什么是磁滞损耗？

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问题 4：选择变压器铁芯的理想特性是什么？

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问题 5：磁铁的矫顽力为 1 × 10 3 A ⁄ m。应该通过长度为 5 厘米、匝数为 100 的螺线管提供多少电流，以使放入其中的磁铁退磁？

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