Materiały magnetycznie miękkie i ich zastosowanie w zmiennych polach magnetycznych. Jacek Mostowicz

Podobne dokumenty
Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Wysokich Napięć. Dr hab.

Właściwości magnetyczne materii. dr inż. Romuald Kędzierski

Wykład XIII: Właściwości magnetyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

30/01/2018. Wykład XII: Właściwości magnetyczne. Zachowanie materiału w polu magnetycznym znajduje zastosowanie w wielu materiałach funkcjonalnych

Lekcja 59. Histereza magnetyczna

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Stosunek Koercji do Indukcji magnetycznej, oraz optymalny punkt pracy magnesu

WŁASNOŚCI MAGNETYCZNE CIAŁA STAŁEGO

3. Materiały stosowane do budowy maszyn elektrycznych

Wykład FIZYKA II. 5. Magnetyzm

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11

Badanie histerezy magnetycznej

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium

WYKŁAD 15 WŁASNOŚCI MAGNETYCZNE MAGNESÓW TRWAŁYCH

Właściwości magnetyczne

Elektromagnetyzm. pole magnetyczne prądu elektrycznego

H a. H b MAGNESOWANIE RDZENIA FERROMAGNETYCZNEGO

Własności magnetyczne materii

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Sylabus kursów MT stopień I: II: i SpecKol Sektory: Przemysłowe Utrzymania ruchu kolei Wersja 02/

WIROWYCH. Ćwiczenie: ĆWICZENIE BADANIE PRĄDÓW ZAKŁ AD ELEKTROENERGETYKI. Opracował: mgr inż. Edward SKIEPKO. Warszawa 2000

Badanie pętli histerezy magnetycznej ferromagnetyków, przy użyciu oscyloskopu (E1)

Zakład Inżynierii Materiałowej i Systemów Pomiarowych

Pole magnetyczne w ośrodku materialnym

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

Pole magnetyczne Wykład LO Zgorzelec

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Elektryczne właściwości materii. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Indukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski

TECHNIKA WIELKICH CZĘSTOTLIWOŚCI. Przyrządy ferrytowe. Plan wykładu. Karol Aniserowicz. Magnetyczne właściwości materii

LABORATORIUM FIZYKI OGÓLNEJ SPRAWOZDANIE Z CWICZENIA NR58

Ferromagnetyki, paramagnetyki, diamagnetyki.

MAGNETO Sp. z o.o. Możliwości wykorzystania taśm nanokrystalicznych oraz amorficznych

Fizyka współczesna. Zmienne pole magnetyczne a prąd. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej Powstawanie prądu w wyniku zmian pola magnetycznego

Elektryczność i Magnetyzm

Temat: MontaŜ mechaniczny przekaźników, radiatorów i transformatorów

Podstawy fizyki sezon 2 4. Pole magnetyczne 1

Ćwiczenie 5 BADANIE PRZENIKALNOŚCI MATERIAŁÓW FERROMAGNETYCZNYCH. Laboratorium Inżynierii Materiałowej

Efekt naskórkowy (skin effect)

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

Pole magnetyczne Ziemi. Pole magnetyczne przewodnika z prądem

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

WYZNACZANIE PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW FERROMAGNETYKÓW

Temat XXIV. Prawo Faradaya

Metoda prądów wirowych

A. istnieniu siły elektrodynamicznej C. zjawisku indukcji elektromagnetycznej B. zjawisku indukcji magnetycznej D. namagnesowaniu zwojnicy

OBWODY MAGNETYCZNE SPRZĘśONE

Politechnika Wrocławska Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych. Materiał ilustracyjny do przedmiotu. (Cz. 1)

1. Bieguny magnesów utrzymują gwoździe, jak na rysunku. Co się stanie z gwoździami po zetknięciu magnesów bliższymi biegunami?

X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Elektrodynamika Część 6 Elektrodynamika Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Elementy indukcyjne. Nowoczesne Podzespoły Elektroniczne wykład 2. Cewka. Cewka zastosowanie. Cewka zastosowanie. Cewka zastosowanie

Obwód składający się z baterii (źródła siły elektromotorycznej ) oraz opornika. r opór wewnętrzny baterii R- opór opornika

MATERIAŁY MAGNETYCZNIE MIĘKKIE. BADANIA WYBRANYCH WŁASNOŚCI MAGNETYCZNYCH

Indukcja własna i wzajemna. Prądy wirowe

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

NAGRZEWANIE INDUKCYJNE POWIERZCHNI PŁASKICH

Elektrodynamika. Część 6. Elektrodynamika. Ryszard Tanaś. Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Badanie transformatora

Własności magnetyczne materii

Dielektryki i Magnetyki

Elementy indukcyjne. Konstrukcja i właściwości

Badanie transformatora

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

MAGNETYZM. 1. Pole magnetyczne Ziemi i magnesu stałego.

Zwój nad przewodzącą płytą

ELEKTROMAGNETYCZNY MIERNIK GRUBOŚCI WARSTWY NAWĘGLONEJ RUR ZE STALI AUSTENITYCZNYCH

Ć W I C Z E N I E nr 9 BADANIE TRANSFORMATORA JEDNOFAZOWEGO

Wykład 14: Indukcja cz.2.

POLE MAGNETYCZNE Własności pola magnetycznego. Źródła pola magnetycznego

Siła magnetyczna działająca na przewodnik

ver magnetyzm cd.

Hamulce elektromagnetyczne. EMA ELFA Fabryka Aparatury Elektrycznej Sp. z o.o. w Ostrzeszowie

Elektryczne właściwości materiałów. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI

Przedmowa do wydania drugiego Konwencje i ważniejsze oznaczenia... 13

MAGNETOCERAMIKA Historia. Historia

Natężenie prądu elektrycznego

Pole magnetyczne. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

3. Równania pola elektromagnetycznego

Prąd przemienny - wprowadzenie

Laboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki

Podstawy fizyki sezon 2 6. Indukcja magnetyczna

Ć wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI

Człowiek najlepsza inwestycja

Katedra Elektroniki ZSTi. Lekcja 12. Rodzaje mierników elektrycznych. Pomiary napięći prądów

Fotonika. Plan: Wykład 3: Polaryzacja światła

Rozkład materiału nauczania

Wyznaczenie parametrów schematu zastępczego transformatora

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

FIZYKA I ASTRONOMIA RUCH JEDNOSTAJNIE PROSTOLINIOWY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE OPÓŹNIONY

Powtórzenie wiadomości z klasy II. Elektromagnetyzm pole magnetyczne prądu elektrycznego

Krótka historia magnetyzmu

Elektromagnesy prądu stałego cz. 1

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości:

Transkrypt:

Materiały magnetycznie miękkie i ich zastosowanie w zmiennych polach magnetycznych Jacek Mostowicz

Plan seminarium Wstęp Materiały magnetycznie miękkie Podstawowe pojęcia Prądy wirowe Lepkość magnetyczna Opór właściwy Zjawisko naskórkowości Przykłady materiałów Zastosowania Transformatory MiG

Wstęp

Materiały magnetycznie miękkie Grupa materiałów wykazująca właściwości ferromagnetyczne. Dzięki zmianom pola magnetycznego można łatwo namagnesować lub rozmagnesować materiał. Pętla histerezy jest stosunkowo wąska o niskiej wartości koercji.

Materiały magnetycznie miękkie Hc koercja magnetyczna, wartość zewnętrznego pola magnetycznego jaką trzeba przyłożyć do ferromagnetyka, aby zmniejszyć do zera jego namagnesowanie Br remanencja (namagnesowanie szczątkowe), wartość indukcji magnetycznej pozostała po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego

Materiały magnetycznie miękkie Pożądane właściwości: Duża przenikalność magnetyczna, w celu uzyskania dużej wartości indukcji przy użyciu małego prądu Jak najmniejsze straty (pole powierzchni histerezy) w przetwarzaniu energii (transformatory) Duży opór właściwy w celu zmniejszenia start mocy wywołanych przez prądy wirowe

Podstawowe pojęcia

Prądy wirowe Prąd indukujący się w metalach (przewodnikach) znajdujących się w zmiennym polu magnetycznym lub poruszających się względem źródła stałego pola magnetycznego. Wywołane pole magnetyczne przeciwdziała zewnętrznemu polu. Zewnętrzne pole jest ekranowane, nie ma pola magnetycznego wewnątrz materiału

Lepkość magnetyczna Jest to opóźnienie w przemagnesowaniu materiału. Obrót momentów magnetycznych w zmieniającym się zewnętrznym polu magnetycznym nie następuje od razu.

Opór właściwy Z definicji: ρ = 1 σ σ gdzie to przewodność właściwa. Występująca np. w różniczkowym prawie Ohma.

Zjawisko naskórkowości Wraz ze wzrostem częstotliwości zmian pola elektromagnetycznego zmniejsza się głębokość jego wnikania do środka materiału. Dlatego też prąd o wysokiej częstotliwości płynie tylko powierzchniowej warstwie materiału.

Zjawisko naskórkowości Głębokość wnikania: d = 1 πfσμ f μ σ -częstotliwość -przenikalność magnetyczna -przewodność właściwa

Przykładowe materiały

Przykładowe materiały Żelazo (Fe): B nasycenia = 2,15T B H μ pocz μ R C = 1,36T = 0,04 A cm = 25000 275000 max =

Przykładowe materiały Kobalt (Co): B nasycenia = 1,78T B H R C μ pocz = 0,49T = 8 A cm = 70 μ max = 245

Przykładowe materiały Nikiel (Ni): B nasycenia = 0,6T B H R C μ pocz = 0,395T = 3 A cm = 300 μ max = 2400

Przykładowe materiały Stopy żelaza: Al,Si,Co,Ni,Cr,V,RE Zastosowania zmiennoprądowe: Transformatory Stale krzemowe (do 4,4% Si) bardzo małe Hc do pracy przy 50Hz

Przykładowe materiały Stopy żelaza: Al,Si,Co,Ni,Cr,V,RE Zastosowania stałoprądowe: Elementy rdzeni elektromagnesów permalloy (Fe-Ni, 30% Ni) akcifer permendur (Fe-Co, 26% Co) nawiększe namagnesowanie nasycenia B nasycenia = 2, 5T

Przykładowe materiały Stopy niklu: Ni-Cu (60% Cu) Stopy Pt-Pd (bardzo drogi materiał) Chrom (Cr), oraz tlenki Cr

Przykładowe materiały Ferryty spinelowe: M=Fe, Ni, Cu, Mg M 2+ OFe 3+ 2 O 3 Najbardziej znane: Magnetyt Hematyt Maghemit FeOFe = 2O3 Fe3O4 α 2 O 3 Fe γ Fe 2 O 3

Przykładowe materiały Ferryty heksagonalne: Dwuwartościowe: A=Ba, Pb, Sr AB 12 O 19 Trójwartościowe: B=Al, Ga, Fe, Cr Ferryt barowy: BaFe 12 O 19 rdzenie cewek pracujących w wysokich częstotliwościach

Zastosowania

Transformatory Urządzenie, w którym następuje przekazanie energii elektrycznej z jednego obwodu do drugiego za pośrednictwem pola elektromagnetycznego.

Transformatory

Transformatory W transformatorach występują straty mocy, które można podzielić na histerezowe i wiroprądowe. P = P + TOTAL H P W

Transformatory Zminimalizowanie strat jest ważne np. przy projektowaniu transformatorów, w których następuje wielokrotne przemagnesowanie rdzenia. Straty od efektu wiroprądowego: P 2 f = σ B 2 W m 100 B m σ - wartość maksymalna indukcji w rdzeniu -współczynnik materiałowy

Transformatory Straty od efektu histerezowego: P H = σ H fb 1,6 m B m σ H - wartość maksymalna indukcji w rdzeniu -współczynnik materiałowy

MiG Materiały magnetycznie miękkie były wykorzystywane w starych głowicach odczytująco-zapisujących MiG (Metal in Gap) w dyskach twardych. Obecnie wykorzystuje się je w głowicach cienkowarstwowych oraz GMR.