Исследование частотной зависимости начальной магнитной проницаемости

Название	Исследование частотной зависимости начальной магнитной проницаемости
Дата	20.10.2021
Размер	55.55 Kb.
Формат файла
Имя файла	9205_Laboratornaya_2_MMiP_1.docx
Тип	Исследование #251539

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Магнитные материалы и приборы»

Тема: Исследование частотной зависимости начальной магнитной проницаемости

Студенты гр. 9205		Галякбаров Р.И. Даутов А. М. Чупрова А.Д.
Преподаватель		Гареев К.Г.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы: изучение влияния частоты внешнего магнитного поля на начальную магнитную проницаемость магнитомягких сплавов и магнитомягких ферритов различных марок.
Основные теоретические сведения

В области слабых магнитных полей при Н → 0 одним из основных параметров магнитомягких материалов является начальная магнитная проницаемость µ_н. Частотный диапазон использования тех или иных магнитных материалов ограничивается частотами, при которых наблюдается заметное уменьшение µн по сравнению с ее низкочастотным значением, и одновременным увеличением магнитных потерь, которые можно отнести к так называемым дополнительным потерям.

Спад µ_н с возрастанием частоты в диапазоне звуковых и радиочастот определяется различными причинами в зависимости от состава и технологии изготовления магнитного материала.

В металлических ферромагнетиках, сердечники которых изготовлены из лент толщиной несколько десятков микрон, основной причиной частотного уменьшения µ_н – является изменение глубины проникновения магнитного поля в сердечник за счет размагничивающего действия вихревых токов. Основными параметрами материала, влияющими на данный процесс, являются µн, удельное электрическое сопротивление и толщина ленты. В действительности, при увеличении частоты уменьшаются рабочая площадь поперечного сечения сердечника, его индуктивность, из которой рассчитывается µ_н. В данном случае µ называют эффективной проницаемостью.

В ферритовых сердечниках, обладающих высоким удельным сопротивлением, основной причиной частотного изменения µн является инерционность процесса смещения доменных границ, которая может иметь как резонансный характер, так и релаксационный характер. Как следует из теории процессов смещения доменных границ, частота, с которой начинается изменение µн, связана с величиной µн определенной зависимостью: чем выше µн материала, тем на более низких частотах начинаются ее изменения, ограничивая тем самым диапазон использования данного феррита.
Протокол

Таблица 1

Марка материала	f, кГц	𝑍, Ом	𝜑, °	Марка материала	f, кГц	𝑍, Ом	𝜑, °
Пермаллой 79НМ	1	3,668	74,6	Феррит 2000НМ	10	4,988	80,21
	2	7,190	78,5		20	9,885	85,33
	4	14,055	77,6		40	12,762	87,69
	6	20,421	75,9		60	29,646	88,35
	8	26,401	73,82		80	39,523	88,82
	10	32,151	72,44		100	49,308	89,17
	20	56,206	64,92		200	100,21	90
	40	89,937	55,98		400	213,59	90
	60	113,55	50,95		600	347,52	90
Аморфный сплав	1	2,829	76,72		800	513,45	87,88
	2	5,535	82,2		1000	727,84	83,87
	4	10,994	84,17	Феррит 2000НН	10	4,102	79,94
	6	16,395	84,16		20	8,178	83,97
	8	21,796	83,68		40	16,112	86,3
	10	27,081	82,94		60	23,866	86,28
	20	50,785	78,87		80	31,757	86,56
	40	98,675	71,04		100	39,826	86,63
	60	136,62	64,9		200	79,349	86,41
	80	167,72	60,05		400	160,77	86,42
	100	194,05	56,26		600	253,52	84,08
Феррит 20000НМ	1	1,856	63,33		800	356,97	80,51
	2	3,448	74,76		1000	468,41	76,24
	4	6,807	81,24
	6	10,057	83,03
	8	13,27	82,28
	10	16,776	82,54
	20	33,185	81,13
	40	65,78	76,36
	60	95,579	70,03
	80	121,79	64,05
	100	142,95	58,59
	200	202,75	42,68

Обработка результатов
Таблица 2

Марка материала	f, кГц	𝑍, Ом	𝜑, °	D* d*h , мм	n	'	''
Пермаллой 79НМ	1	3,668	74,6	16105	10	12194,4	3358,9
	2	7,19	78,5			12148,0	2471,5
	4	14,055	77,6			11834,0	2601,9
	6	20,421	75,9			11382,9	2859,2
	8	26,401	73,82			10929,3	3171,1
	10	32,151	72,44			10570,2	3344,9
	20	56,206	64,92			8777,2	4107,8
	40	89,937	55,98			6426,3	4337,9
	60	113,55	50,95			5068,1	4111,4
Аморфный сплав	1	2,829	76,72	20156	10	12781,1	3016,6
	2	5,535	82,2			12727,9	1743,5
	4	10,994	84,17			12692,6	1296,0
	6	16,395	84,16			12618,5	1290,6
	8	21,796	83,68			12570,3	1392,2
	10	27,081	82,94			12475,7	1545,1
	20	50,785	78,87			11565,5	2275,4
	40	98,675	71,04			10830,0	3720,6
	60	136,62	64,9			9571,8	4483,7
	80	167,72	60,05			8432,4	4858,6
	100	194,05	56,26			7490,6	5003,2
Феррит 20000НМ	1	1,856	63,33	1063	7	17956,7	9019,5
	2	3,448	74,76			18009,1	4906,5
	4	6,807	81,24			18209,7	2806,0
	6	10,057	83,03			18013,5	2202,2
	8	13,27	82,28			17796,3	2412,5
	10	16,776	82,54			18009,4	2358,2
	20	33,185	81,13			17749,6	2770,0
	40	65,78	76,36			17302,6	4198,7
	60	95,579	70,03			16210,0	5890,3
	80	121,79	64,05			14820,7	7212,5
	100	142,95	58,59			13209,0	8066,0
	200	202,75	42,68			7440,5	8068,8
Феррит 2000НМ	10	4,988	80,21	741,5	15	2124,8	366,6
	20	9,885	85,33			2129,4	173,9
	40	12,762	87,69			1378,0	55,6
	60	29,646	88,35			2135,0	61,5
	80	39,523	88,82			2135,1	44,0
Марка материала	f, кГц	𝑍, Ом	𝜑, °	D* d*h , мм	n	'	''
Феррит 2000НМ	100	49,308	89,17	741,5	15	2131,2	30,9
	200	100,21	90			2165,9	1,3*10^-13
	400	213,59	90			2308,2	1,4*10^-13
	600	347,52	90			2503,7	1,5*10^-13
	800	513,45	87,88			2772,5	102,6
	1000	727,84	83,87			3128,3	336,0
Феррит 2000НН	10	4,102	79,94	741,5	15	1745,9	309,7
	20	8,178	83,97			1757,8	185,7
	40	16,112	86,3			1737,6	112,4
	60	23,866	86,28			1715,8	111,6
	80	31,757	86,56			1712,9	103,0
	100	39,826	86,63			1718,6	101,2
	200	79,349	86,41			1711,7	107,4
	400	160,77	86,42			1734,0	108,5
	600	253,52	84,08			1816,8	188,4
	800	356,97	80,51			1902,5	318,0
	1000	468,41	76,24			1966,7	481,6

Произведем расчет магнитной проницаемости по формулам и занесем данные в таблицу 2:

На основании полученных данных построим зависимости для обоих компонент магнитной проницаемости:

График 1

График 2

График 3

График 4

График 5
Вывод: в результате выполненной лабораторной работы были получены графики зависимости вещественной µ’ и мнимой µ’’ компонент магнитной проницаемости от частоты.

На основе полученных зависимостей видно, что магнитные потери увеличиваются с увеличением частоты, что вызвано увеличением потерь на гистерезис и вихревые токи.

Для магнитных материалов 79НМ, аморфного сплава и 20000НМ вещественная составляющая магнитной проницаемости до некоторых частот остается неизменной, а затем уменьшается с увеличением частоты, что вызвано отставанием изменения магнитной индукции от изменения магнитного поля.

Увеличение вещественной составляющей в магнетиках 2000НМ и 2000НН после некоторой частоты может быть вызвана явлением ферромагнитного резонанса.