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電工鋼標準的磁性能指標解釋(三)——磁導率
磁導率
在上文中,我們談到了一個磁導率的概念,接下來我們來看看,什么是磁導率。磁導率,英文名稱:magnetic permeability,它是表征磁介質磁性的物理量。表示在空間或在磁芯空間中的線圈流過電流后、產生磁通的阻力、或者是其在磁場中導通磁力線的能力。其公式:μ=B/H H=磁場強度、B=磁感應強度,常用符號μ表示,μ為介質的磁導率,或稱 磁導率。在實踐中,用這個關系描述材料屬性很不方便,通常采用材料磁導率與真空磁導率比值關系,即相對磁導率μr μr=μ/μ0因此上述公式 可改為:B=μrμ0H從理論上講,磁導率μ是描述磁性材料屬性的 參數,因為它預示兩個主要的材料參數磁感應強度B和磁場強度H的直接關系,但事實上,情況要復雜的多,因為:(1)B和H之間的關系幾乎總是非線性,因此磁導率取決于工作點(磁場強度的值)。從下圖的典型磁化曲線可以看出,相對磁導率 值可達到約4000,但是,在高磁感應強度時其低得多(對于深度飽和時其值非常小,實際上不像是鐵磁材料)。類似地,對于非常小的磁場,初始磁導率也大大減小,因此,固定值磁導率給出的信息僅僅是一個固定工作點。
典型磁化曲線(B-H)(2)材料磁化受其形狀的影響——磁體的磁導率與原材料磁導率可以完全不同。通常,不均勻磁化的磁體我們只能確定其平均值。(3)大多數磁性材料是多晶的,磁材料的磁化方向不同(材料各向異性),磁導率也不同。因此,磁導率應該描述成張量形式。磁導率取決于許多其他因素:頻率和諧波(正弦波磁感應強度偏差)等。對于更高的頻率,應該考慮磁導率的實部和虛部(復數磁導率),兩者的關系為μ=μ’+jμ’’。因此,從物理學角度來看盡管磁導率是一個非常有用的參數,但在技術應用方面,應用磁化曲線作為磁化過程的描述更加合理。盡管如此,在某些應用過程中,磁導率還是重要的因素。例如,電磁屏蔽設計(磁導率值越高,屏蔽效果越好)、磁選礦機設計。在這些設備上,盡可能使用 磁導率的磁性材料。目前,鐵磁材料的相對磁導率可高達100萬。下表給出了一些相對磁導率大的典型工業用鐵磁材料。
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磁滯損B-H曲線B-H曲線內的面積越大,磁滯損也越大。當通過鐵芯的磁場改變時,鐵芯材料的磁化強度會變化,因為磁疇壁的移動,造成其中微小磁疇的膨脹及收縮。不過磁疇壁在移動時,會受到晶體缺陷的影響而卡住, 磁疇壁仍會移動,但是會發熱,即為磁滯損。磁滯損可以從材料的B-H曲線中看出,B-H圖為一封閉的曲線,磁場變化一個周期時,單位體積材料的磁滯損即為磁滯圈內的面積,若交流磁場大小不變,每一周期的能量損失為定值,此時磁滯損和頻率成正比。
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