Как снять остаточное намагничивание: Размагничивание: устранение нежелательного магнетизма | Goudsmit

alexxlab | 16.10.1998 | 0 | Разное

Содержание

Намагничивание остаточное – Энциклопедия по машиностроению XXL

Намагничивание остаточное 250 Наполнитель связующий 137 Напряжение ионизации 19  [c.285]

Наконец, облучение звуком всегда снижает остаточную намагниченность при слабом намагничивании остаточная намагниченность устраняется полностью, а при намагничивании до насыщения—падает приблизительно на 30%.  [c.515]

Остаточная индукция-Вг. Это магнитная индукция, остающаяся в образце после его намагничивания и снятия магнитного поля (измеряется в Гауссах, Гс).  [c.540]


Магнитная восприимчивость, 10 м /кг Остаточное намагничивание, 10 А/м Модуль Юнга, г/см Коэффициент Пуассона Скорость распространения продольных колебаний, км/с  [c.1182]

Магнитное старение — падение остаточной индукции под действием механических воздействий (удары, вибрации), времени, колебаний температуры и пр. Восстановление прежнего значения остаточной индукции происходит лишь при новом намагничивании.  [c.306]

Наклеп. Значительное влияние на магнитные свойства оказывают механические остаточные напряжения наклепа (штамповка, протяжка, вальцовка и т. п.). Процессы смещения границ, т. е. процессы, намагничивания, могут затрудняться вследствие наличия в зернах металла сжатых или растянутых областей. Так, при удлинении образца технически чистого железа на 3% его магнитная проницаемость составит всего лишь 25% от первоначальной, а коэрцитивная сила возрастает примерно вдвое. Для устранения напряжений материал отжигают.  [c.233]

Допустимая остаточная (после размагничивания) намагниченность детали определяется технологией дальнейшей ее обработки, сборки и эксплуатации. Например, детали, подвергающиеся после намагничивания термической обработке с нагревом выше точки Кюри, размагничивать не следует. Не размагничивают также детали, не перемещающиеся после сборки относительно друг друга, так как они не могут намагнитить перемещающиеся детали, например подшипники, магнитное поле которых не влияет на различные магнитные датчики (стрелка компаса и т. п.).  

[c.18]

Многие магнитопорошковые дефектоскопы имеют трансформаторный выход. Его недостаток связан с образованием отрицательного выброса тока (при создании в детали остаточной намагниченности), который частично или полностью может размагнитить деталь. Поэтому при контроле способом остаточной намагниченности необходимо принимать меры к исключению отрицательных выбросов тока. Это достигается установкой диодов во вторичной цепи выходного трансформатора, а также применением специальных способов намагничивания, например двумя последовательными импульсами одной полярности и следующим за ними одним импульсом тока противоположной полярности [16].  [c.27]

С помощью стационарных универсальных дефектоскопов можно производить намагничивание всеми известными способами (циркулярное, полюсное, комбинированное), контроль в приложенном поле и способом остаточной намагниченности.  

[c.27]

В нашей стране получили значительное распространение специализированные полуавтоматы для намагничивания деталей с последующим их контролем способом остаточной намагниченности. К таким полуавтоматам, в частности, относятся установки для намагничивания колец — ПК-2 и МЭ-202 и роликов подшипников — ДЦН, ПНК-1, ДИР-1М.  [c.31]


Если выяснено, что деталь можно проверить способом остаточной намагниченности, для определения режима контроля по кривым намагничивания находят напряженность приложенного поля, намагничивающего деталь до уровня, начиная с которого остаточная индукция практически не уменьшается.  [c.40]

При контроле способом остаточной намагниченности намагничивание, нанесение суспензии и осмотр могут быть разделены во времени промежутком до 1 ч.  [c.41]

Достаточно полное теоретическое обоснование механизма процесса намагничивания в настоящее время отсутствует. Как известно, на остаточную намагниченность ферромагнетиков сильное влияние оказывают тепловые, силовые и магнитные поля, причем наиболее эффективным является их совместное действие. По-видимому, рост параметров и интенсификация теплообмена в современных парогенераторах усложняют процессы в пограничном кипящем слое.  

[c.54]

Способ приложенного магнитного поля характеризуется тем, что технологические операции (намагничивание детали, нанесение суспензии и основную часть осмотра) производят одновременно. Этим способом контролируют детали из магнитомягких материалов (Ст. 3, 10, 20) или детали, имеющие сложную форму и малое удлинение, вследствие чего ее не удается намагнитить до требуемого значения индукции для контроля на остаточной намагниченности. Способ приложенного магнитного поля применяют также при контроле деталей с немагнитным покрытием толщиной более 30 мкм для обнаружения подповерхностных дефектов или при недостаточной мощности дефектоскопа (источника питания). Контроль СПП не всегда обеспечивает более высокую чувствительность, что объясняется осаждением порошка по следам грубой обработки поверхности.  

[c.31]

Способ остаточной намагниченности предусматривает предварительное намагничивание детали с последующим нанесением суспензии (после снятия поля) и осмотром. Его применяют для контроля магнитотвердых материалов с величиной коэрцитивной силы //> 800 А/м.  [c.31]

Параметры магнитопорошкового контроля складываются из параметров намагничивающего поля (тип, способ намагничивания), параметров материала изделия (коэрцитивная сила, остаточная индукция, относительная магнитная проницаемость) и параметров контроля — чувствительности.  [c.33]

Необратимость при смещении границ доменов. Наличие в ферромагнетике различного рода неоднородностей — примесей, немагнитных включений, напряженных областей и т. д. может оказывать сильное влияние на энергию стенок Блоха, повышая или понижая ее, т. е. создавая для этих стенок потенциальные ямы, которые они проходят при своем смещении на первой стадии намагничивания. При размагничивании часть стенок может застревать в этих ямах, вследствие чего домены, которые были намагничены вдоль поля, сохраняются и после снятия его, вызывая остаточную намагниченность Вг (рис. 11.3). Для уничтожения этой намагниченности необходимо действие поля // противоположного направления. Регулируя факторы, определяющие кривую намагничивания и размагничивания, можно в широких пределах менять форму и размеры петли гистерезиса. В однородных ферромагнетиках, содержащих минимальное количество дефектов, петля гистерезиса может быть очень узкой.  

[c.299]

Из рис. 1, а видно, что по мере увеличения дополнительного переменного поля кривая начального остаточного намагничивания спрямляется, особенно в области малых значений остаточного намагничивания. В этой области имеет место  [c.117]

На рис. 2 показана полученная зависимость остаточного намагничивания в постоянном поле неизменной величины от амплитуды дополнительного переменного поля. Параметрами кривых служит величина намагничивающего поля Я=. Из рисунка следует, что если  [c.117]

Рис. 4. Зависимость величины остаточного намагничивания в постоянном иоле неизменной величины от амплитуды дополнительного переменного

Вдобавок к открытию существенной нелинейности при малых деформациях дерева, цементного раствора, штукатурки, кишок, тканей человеческого тела, мышц лягушки, костей, камня разных типов, резины, кожи, шелка, пробки и глины она была обнаружена при инфинитезимальных деформациях всех рассмотренных металлов. Явление упругого последействия при разгрузке в шелке, человеческих мышцах и металлах температурное последействие в металлах появление остаточной микродеформации в металлах при очень малых полных деформациях явление кратковременной и длительной ползучести в металлах изменение значений модулей упругости при различных значениях остаточной деформации связь между намагничиванием, остаточной деформацией, электрическим сопротивлением, температурой и постоянными упругости влияние на деформационное поведение анизотропии, неоднородности и предшествующей истории температур факторы, влияющие на внутреннее трение и характеристики затухания колебаний твердого тела явление деформационной неустойчивости, известное сейчас, после работы 1923 г., как эффект Портвена — Ле Шателье, и, наконец, существенные особенности пластических свойств металлов, обнаруженные в экспериментах, в том числе явление при кратковременном нагружении,— все эти свойства, отраженные в определяющих соотношениях, были предметом широкого и часто результативного экспериментирования, имевшего место до 1850 г.  
[c.39]

МАГНИТЫ ПОСТОЯННЫЕ, куски закаленной стали практически любой формы, предварительно намагниченные. Назначение М. п. — доставлять и поддерживать во внешнем пространстве магнитную энергию, запасенную при намагничивании. От М. п. требуется, чтобы после намагничивания остаточная намагниченность имела определенную заданную величину, сохранялась практически постоянной во времени, не изменялась под влиянием сотрясений, а при действии внешних магнитных полей и колебаний темп-ры неизбежные изменения магнитного состояния были бы небольшими и протекали обратимо. Последнее характеризуется тем, что после воздействия указанных факторов магнитное состояние М. п. полностью восстанавливается. Существенными моментами с производственной точки врения являются возможность без особых затруднений придавать М. п. ту или иную требуемую форму, иметь минимальный брак при изготовлении и малую общую стоимость. Выполнение в той или иной степени зависит от сорта стали, из к-рой изготовляются М. п., и от того, насколько правильно проверены производственные операции, связанные с изготовлением М. п.  

[c.202]

Основными магнитными характеристиками сталей и сплавов являются остаточная индукция Вг[Го](магнитная шдукция. сохраняющаяся в металле после его намагничивания и дальнейшего снятия  [c.76]

Характеристики металлов и сплавов с округлой петлей гистерезиса. По предельной петле гистерезиса определяют значения индукции насыщения Bs, остаточной индукции и коэрцитивной силы Не (рис. 17,4). Удельные потери на единицу веса в ферромагнитных материалах при переменном токе определяют при заданной максимальной индукции Вт н частоте /. Если, например, В = Юкгс = тл, а / = 50 гц, то эти потери обозначают Рю/5о [ т/кг]. Если снять ряд петель гистерезиса при переменном токе для нарастающих значений иапряжениостп поля Н и соединить их вершины плавной линией, то получится основная кривая индукции (намагничивания). С помощью этой кривой опре-  [c.229]

Режим контроля определяет возможность обнаружения дефектов требуемых размеров, характеризуется напряженностью намагничиваюш,его поля, способом контроля (в приложенном поле или на остаточной намагниченности) и способом намагничивания.  

[c.34]

При полюсном намагничивании деталей и контроле способом остаточной намагниченности величина последней может быть значительно меньше требуемого из-за саморазмагничива-юш,его поля полюсов детали. Поэтому при контроле способом приложенного поля внешнее намагничиваюш,ее поле должно быть таким, чтобы оно могло компенсировать магнитное поле полюсов. При намагничивании постоянным магнитным полем при медленном его уменьшении и контроле способом остаточной намагниченности можно проверять детали с удлинением не менее 25 (под удлинением здесь понимается отношение наибольших размеров детали в направлении намагничивания и в перпендикулярном ему направлении). При намагничивании деталей переменным и импульсным токами (или при быстром выключении постоянного тока) удлинение может составлять не менее 3—5 за счет того, что намагничивается только поверхностный слой 1 и при выключении намагничивающего поля магнитные линии поверхностной части детали могут замыкаться через внутреннюю часть 2 детали, создавая как бы замкнутую магнитную цепь (рис. 12). Амплитуда намагничивающего поля должна быть такой, чтобы поверхностный слой был намагничен до насыщения, а время уменьшения намагничивающего поля от максимального значения до нуля не должно превышать 5-10-= с.  [c.36]

Это положение относится к контролю способами приложенного поля и остаточной намагниченности. Различие заключается в следующем. В первом случае суспензия стекает с детали во время ее намагничивания. Этот способ применяют, когда магнитные характеристики материала детали таковы, что при выключении намагничивания магнитное поле дефекта уменьшается до такой степени, что не может удерживать частицы порошка. В случае, когда при намагничивании деталь сильно нагревается или имеется опасность прижогов мест соприкссновения с токовыми контактами, намагничивание можно периодически прерывать. При этом время действия магнитного поля (время прохождения тока по детали) может составлять 0,1—0,5 с, а перерывы 1—2 с. Чем меньше вязкость суспензии, тем длительнее должно быть время действия тока и меньше перерывы (для водной суспензии соответственно 0,3—0,5 и 1 с).  [c.41]

Разница в магнитном состоянии труб объясняется комплексом физических свойств металла, связанных с его сопротивлением намагничиванию. К таким свойствам прежде всего следует отнести легко измеряемую неразрущающим способом коэрцитивную силу, т. е. магнитное напряжение, необходимое для уничтожения остаточного магнетизма и размагничивания железа. Возможно определять стойкость экранных труб из ферромагнитной стали к внутрикотловой коррозии путем измерения коэрцитивной силы ме галла. Чем ниже коэрцитивная сила, тем быстрее приобретает металл трубы повышенную намагниченность в процессе эксплуатации, тем меньшей стойкостью к внутрикотловой и прежде всего к водородной коррозии обладает данная труба.  [c.55]


Основные характеристики ферромагнитных материалов — коэрцитивная сила, остаточная магнитная индукция, основная кривая намагничивания, магнитная проницаемость, площадь и форма петли, спектральный состав индукции или ее производной (э. д. с.) —служат основой различных магнитных и- электромагнитных методов структуроскопии и давно используются для сортировки, оценки твердости, контроля качества термической обработки ферромагнитных материалов. Среди этих методов наиболее важное место занимает коэрцитиметрия. Измерение коэрцитивной силы включает по меньшей мере две операции намагничивание и размагничивание образца (или детали). Имеется почти полувековой опыт применения коэрцитиметров.  [c.103]

В первой части книги представлены некоторые вопросы теории и практики методов, разрабатываемых в Отделе физики неразрушающего контроля АН БССР, а также результа-1Ы исследования физических процессов и явлений, протекающих в материалах при воздействии переменных и постоянных полей, статических и динамических нагрузок. В области теории нелинейных процессов в ферромагнетиках получены общие соотношения для расчетов гармонических составляющих э. д. с. накладных преобразователей в зависимости от коэрцитивной силы, максимальной и остаточной индукции при наложении постоянного и переменного полей. Даны обзор по теории феррозондов с поперечным и продольным возбуждением, практические рекомендации по их применению. Приведены результаты исследований магнитостатических полей рассеяния на макроскопических дефектах, обоснована возможность их моделирования, рассмотрены режимы записи указанных полей при магнитографической дефектоскопии, обеспечивающие максимальную выяв ляёмость дефектов. Анализируется характер изменения магнитных, механических и структурных свойств высоколегированных и жаропрочных сталей в зависимости от режимов термической обработки для обоснования метода контроля по градиенту остаточного поля ири импульсном локальном намагничивании, который широко используется при контроле механических свойств низкоуглеродистых сталей.  [c.3]

Если теперь во внутрь соленоида внести, а затем удалить из него предварительно размагниченную ферроленту, то данный процесс с некоторой степенью приближения можно считать аналогичным процессу намагничивания магнитной ленты намагничивающим устройством с высокочастотным подмагни-чиванием. Остаточный поток в ленте может характеризовать результат проведенной записи .  [c.116]

На рис. 1,а показано влияние дополнительного переменного поля на вид первоначальной кривой остаточной индукции в ферроленте. Графики получены для ленты тип-2, которая предварительно тщательно размагничивалась. Кривая /— характеристика начальной индукции при намагничивании постоянным полем, когда дополнительное переменное поле Я = =0. Кривые 2—6 получены при подмагничивании дополнительным переменным полем соответствующей величины по следующей методике.  [c.116]

Кривые, изображенные на рис. 3, получены для ленты тип-2 по методике, несколько отличающейся от описанной выше. Намагничивание образцов ферролент производили следующим образом размагниченный образец ферроленты помещали в соленоид намагничивающего устройства, затем устанавливали соответствующей величины постоянный ток (записываемый сигнал) и определенного значения подмагни-чивающий переменный ток, после чего, не выключая соленоида, из него доставали образец ферроленты и производили измерение остаточной индукции.  [c.118]


Вопрос-ответ | KV.by

“Бабушка, подайте вон тот красный провод…”

(из известного анекдота)

Вопрос касается блока питания АТХ-корпуса. У меня на корпусе напряжение переменное 110 В. Да я думаю, не у меня одного. Так вот, если корпус заземлить, не приведет ли это к появлению дополнительного контура протекания тока и, следовательно, к дополнительной нагрузке блока питания и его преждевременному выходу из строя. И если не заземлять, то может ли это повлиять на работу остального компьютерного железа (видео, звук), которое имеет электрический контакт с корпусом, ведь на нем тогда тоже постоянно висит 110 В. Мне знакомые говорят, что ничего страшного в этом нет, но что-то слабо верится.

Это совершенно ненормально. На корпусе компьютера, подключенного только к осветительной сети, не должно быть никаких побочных напряжений. Может быть, максимум, 3-5 вольт, да и то только в часы повышенной нагрузки на электрическую сеть. Если же у вас постоянно имеется разница потенциалов между корпусом компьютера и квартирной “землей” (батареей центрального отопления, водопровода, контура заземления и т. п.), то это повод бить тревогу. Переменный ток напряжением 110 вольт, приложенный к человеческому телу, фатальным образом скажется на вашем здоровье. Даже если и не убьет, здоровье попортит очень сильно. Поражающими факторами электротравмы являются не только электрический ток и тепловой удар, но и магнитное поле, причем последний фактор действует в течение длительного времени и наносит непоправимые повреждения организму. Если вас “тряхнуло” током из розетки и даже если вы не получили видимые повреждения в виде обуглившейся кожи, в вашем организме произошло резкое изменение магнитоэлектрического баланса. В человеческом организме много железа, особенно в крови, и именно кровь страдает больше всего. Необходимо как можно скорее снять остаточное намагничивание организма. Сделать это можно обычной магнитной петлей, которой размагничивают кинескопы.

Вернемся к компьютеру. Причины, наводящие напряжение на корпус компьютера, могут быть разные – как внутреннего характера, так и внешнего. К причинам внутреннего характера относятся неисправности блока питания, каких-либо электронных компонентов блока питания, либо элементарное корочение платы блока питания на корпус. В этом случае выход один – замена блока питания. Причины внешние являют собой халатное отношение к работе вашего электрика. Я лично видел экранизацию известного анекдота “деньги в тумбочке” в исполнении электрика одного из ЖЭСов. Выглядело это следующим образом. Заземление электрического коридорного щитка подключалось к нулевому проводу электрической сети, а нулевой провод электрической сети подключался к… заземлению коридорного щитка на соседней лестничной клетке. Так, все эти заземления-зануления и подключались кольцом друг на друга. Все было хорошо, пока в доме сантехники не включили сварочный аппарат. В результате 127 вольт появились на всех металлических конструкциях подъезда, а также на всех холодильниках, компьютерах и прочих электроприборах с заземляемыми корпусами.

К чему я это все клоню? Не поленитесь, выйдите в коридор и померяйте напряжение между корпусом электрического щитка и батареей центрального отопления, а также между нулевым проводом в розетке и корпусом щитка. Если где-либо обнаружится напряжение более 5 вольт, можете смело звонить в ЖЭС. В современных многоквартирных домах нулевой провод розетки закорачивается на корпус электрического щитка, а все электрические щитки заземляются на контур заземления. Если где-либо в этой цепи нарушается контакт, тогда и начинается ситуация, похожая на описанную выше.

Ну а после того, как причина появления напряжения найдена и устранена, смело заземляйте свой компьютер.


У меня довольно старая материнская плата Chaintech CT-6BTA3 (Intel 440BX). Недавно я решил, что частоты моего 333-го селерона уже недостаточно для комфортной работы. На новую материнскую плату я денег выделить не решился, поэтому хочу купить только процессор. И в этот момент у меня и возник вопрос, который задаю вам: процессор с какой максимальной частотой можно в эту плату всунуть? Я обновил БИОС, но его последнее обновление вышло в конце 99-го года, и в аннотации к новому БИОСу я нашел только одну фразу, связанную с частотой, которую так и не смог интерпретировать: “Fixes the jumpless display problem (700mhz, user define)”. Это значит, что максимальная частота = 700 МГц или что исправлена ошибка отображения этой частоты в БИОС? С чем вообще связана максимальная частота процессора, который поддерживает моя материнская плата (только с чипсетом или и с производителем платы тоже) и на какую максимальную частоту Intel 440BX рассчитан?

Еще там написано, что она поддерживает команды ядра Coppermine. Также там была следующая фраза: Add 66×7.5, 100×5.5, 100×6, 100×6.5, 100×7, 100×7.5 to SeePU menu.

Обновления BIOS – это, конечно, хорошо. Кроме того, что материнская плата лишается гарантии, они (обновления) иногда заменяют старые глюки на новые. Ну это шутка, а если серьезно, то нужно просто внимательно читать инструкцию. Максимальная частота процессора, которую поддерживает материнская плата, зависит от двух факторов – максимальной частоты системной шины и максимального поддерживаемого множителя. В данном случае это 66х7.5 и 100х7.5 В первом случае вы получите 500 МГц, а во втором – 750 МГц. Кроме того, в инструкции написано, что поддерживаемое ядро – Coppermine. Процессоры Celeron на ядре Coppermine работают на частоте 66 МГц. А это значит, что максимальный Celeron, который вы можете поставить на свою материнскую плату, будет с частотой 500 МГц. Кроме того, на эту же материнскую плату вы можете поставить процессор Pentium III, на частоту 750 МГц.

Яхеп П.,
[email protected]

§20. Магнитное поле при наличии магнетиков

Магнетиками называются вещества, которые при внесении во внешнее магнитное поле изменяются так, что сами становятся источниками дополнительного магнитного поля. При этом полная индукция магнитного поля равна векторной сумме индукций внешнего магнитного поля и магнитного поля порождаемого магнетиком. Изменение состояния магнетика под влиянием внешнего магнитного поля, в результате чего сам магнетик становится источником магнитного поля, называется Намагничиванием магнетика. Это явление экспериментально было установлено Фарадеем в 1845 г.

Механизмы намагничивания.

В зависимости от механизма намагничивания магнетики подразделяются на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики и ферримагнетики.

Количественно интенсивность намагничивания во всех случаях характеризуется одинаково, а именно: под действием магнитного поля все элементы объема приобретают магнитный момент. Магнитным моментом называется величина

. (20.1)

Где J – сила тока по замкнутому контуру, S – площадь,

-вектор положительной нормали. Это магнитное поле, которое порождает контур с током.

Парамагнетики.

В атомах электроны движутся по орбитам, а движущиеся электроны на орбите – это элементарные токи. Поэтому атомы обладают некоторыми магнитными моментами, которые в парамагнетиках ориентированы хаотично.

Если внешнего поля нет, то магнитные моменты различных молекул ориентированы совершенно беспорядочно, благодаря чему суммарная индукция поля, создаваемого ими, равна нулю, т. е. физически бесконечно малые элементы тела не являются источниками магнитного поля и тело не намагничено. При внесении такого магнетика во внешнее поле магнитные постоянные моменты отдельных молекул переориентируются в направлении индукции поля, в результате чего образуется преимущественное направление ориентации магнитных моментов. При этом бесконечно малые физические объемы приобретают магнитный момент, равный сумме магнитных моментов молекул, заключенных в объеме, и становятся источниками магнитного поля — магнетик намагничивается.

При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле происходит ориентация магнитных моментов по полю, в результате чего вследствие этой ориентации возникает индукция

, направленая в ту же сторону, что и индукция внешнего магнитного поля. Они складываются и в результате этого магнитная индукция становится больше, т. е. =>

Диамагнетики.

У атомов, образующих диамагнетики тоже есть постоянные магнитные моменты, ориентированные хаотично и при внесении во внешнее магнитное поле они также стремятся ориентироваться по полю, но существует эффект гораздо более сильный.

При внесении во внешнее магнитное поле в молекулах и атомах движение электронов изменяется так, что образуется определенным образом ориентированный суммарный круговой ток, который характеризуется магнитным моментом. Можно сказать, что молекулы при внесении в магнитное поле приобретают индуцированный магнитный момент. Благодаря этому они становятся источниками дополнительного поля, т. е. вещество намагничивается.

Фактически, внешнее магнитное поле действует в целом на орбиты электронов, которые начинают прэцессировать (детский волчок). Внешнее магнитное поле настолько сильно влияет на движение электронов, что в веществе индуцируется магнитное поле

, направленное в сторону противоположную направлению => , а значит, результирующая индукция становится меньше.

Ферромагнетики и ферримагнетики.

Намагничивание ферромагнетиков и ферримагнетиков связано с тем, что электроны обладают магнитным моментом, находящимся в определенном соотношении с их механическим моментом — спином. Намагничивание такого класса магнетиков связано с определенной ориентировкой спинов и поэтому называется Спиновым. Объяснение спинового магнетизма выходит за рамки классической теории электричества и магнетизма и возможно лишь в рамках квантовой теории. Вся излагаемая ниже теория магнитного поля в присутствии магнетиков относится лишь к диа — и парамагнетикам, если только не оговорено противное. У ферромагнетика имеются области самопроизвольного намагничивания, так называемые домены, магнитные моменты которых также ориентированы хаотично.

Но при внесении во внешнее магнитное поле происходит ориентация областей (доменов) по полю и

=> причем || >>||.

Парамагнетик легко размагнитить после снятия поля (ударить или нагреть). Ферромагнетик размагнитить не просто.

Вектор намагниченности.

Намагниченность Это величина, определяемая отношением магнитного момента элементар­ного физического объема к объему

(20.2)

Где

— элементарный объем, — магнитные моменты молекул.

В дифференциальном виде (20.2) можно записать:

(20.3)

Намагниченность определяется молекулярными токами, т. е. токами, циркулирующими внутри вещества и можно показать, что плотность молекулярных токов определяется соотношением

(20.4)

При отсутствии магнетиков порождение магнитного поля токами проводимости определяется соотношением:

, (20.5)

Если присутствуют и магнетики, то соотношение (20.5) нужно преобразовать:

. (20.6)

Учтем (20.4). Тогда получим

(20.7)

Введем новый вектор

, (20.8)

Который учитывает влияние вещества на магнитное поле. По смыслу этот вектор очень похож на вектор

в электростатике, который тоже учитывал влияние вещества (диэлектрика) на электрическое поле. В электростатике он называется вектором магнитной индукции. Вектор называется напряженностью магнитного поля, называется вектором магнитной индукции, т. е. по смыслу все наоборот по сравнению с электростатикой. Такие названия за этими векторами закрепились исторически.

Учтем (20.8) и (20.7) и получим уравнение для напряженности магнитного поля

. (20.9)

В магнетиках закон полного тока формулируется для вектора

, который легко получить из (20.9) (20.10)

В не очень сильных полях вектор намагниченности линейно зависит от вектора напряженности магнитного поля, т. е.

, (20.11)

Где

— магнитная восприимчивость. Подставим (20.11) в (20.8), получим или (20.12)

Обозначим

(20.13)

Тогда из (20.12) получим:

, (20.14)

Где

— относительная магнитная проницаемость среды.

Различные механизмы намагничивания приводят к разным зависимостям J от H.

У диамагнетиков намагниченность

направлена против вектора .

У диамагнетиков

И, следовательно, магнитная проницаемость . Это означает, что порождаемое диамагнетическое поле направлено против первоначального, т. е. диамагнетик ослабляет внешнее поле. Модуль их восприимчивости || очень мал и имеет порядок . Восприимчивость не зависит от температуры. Диамагнетизм имеется у всех веществ.

У парамагнетиков Совпадает по направлению с

. Для них , . Дополнительное поле у парамагнетиков совпадает с первоначальным. Следовательно, парамагнетик усиливает поле. Восприимчивость парамагнетиков зависит от температуры. При комнатной температуре парамагнитная восприимчивость веществ в твердом состоянии имеет порядок , т. е. примерно на два порядка больше диамагнетической восприимчивости. Поэтому у парамагнитных веществ роль диамагнетической восприимчивости относительно мала и ею можно пренебречь.

У ферромагнетиков совпадает по направлению с

И является очень большой величиной. Для них, , . Характерно, что и Зависят от поля и от предыстории намагничивания. Благодаря этому у них имеется остаточная намагниченность, т. е. намагниченность образца в целом сохраняется и после того, как внешнее поле стало равным нулю. Отметим также, что , т. е. очень сильно зависит от температуры.

Явление магнитного гистерезиса.

Магнетики, магнитная проницаемость которых достигает больших значений и зависит от внешнего магнитного поля и предшествующей истории, называются ферромагнетиками. Они обладают остаточной намагниченностью, т. е. их намагниченность может быть отличной от нуля при отсутствии внешнего магнитного поля. В этом случае они являются постоянными магнитами. Намагничивание ферромагнетиков было исследовано А. Г. Столетовым (1839 -1896) в 1878 г. Гистерезис был открыт в 1880г. Варбургом (1846 — 1931).

Когда парамагнетик вносят во внешнее поле магнитные моменты ориентируются по полю. При снятии поля остаточная намагниченность незначительна и ее легко снять, например, путем нагревания парамагнетика или простого удара (ориентация магнитных моментов исчезает). У ферромагнетиков все не так, поскольку при намагничивании ориентируются целые области самопроизвольного намагничивания. При снятии внешнего магнитного поля остаточное намагничивание весьма существенно и его не так просто убрать. Поместим ферромагнетик в катушку индуктивности, по которой будем пропускать ток J и построим график зависимости В(Н).

При увеличении тока в катушке индукция магнитного поля растет, постепенно выходя на более пологую кривую. Достигнув некоторой силы тока (точка(1)), начнем эту силу тока уменьшать. И когда сила тока равна нулю (Н = 0), то у вещества, как оказывается, имеется остаточное намагничивание, определяемое значением

. Для того, чтобы вещество размагнитить, надо ток направить в другую сторону и при некоторой силе тока индукция магнитного поля станет равной нулю. При дальнейшем уменьшении силы тока В будет возрастать (по абсолютному значению). Если затем начинать уменьшать ток до нуля, то вещество окажется намагниченным с индукцией . Чтобы размагнитить ферромагнетик надо опять поменять силу тока и увеличивая его мы опять придем в точку (1). Затем меняя направление силы тока будем двигаться по петле, которая называется петлей магнитного гистерезиса. Фактически происходит как бы своеобразное отставание изменения индукции от изменения напряженности магнитного поля.

Отметим, что зависимость восприимчивости

от температуры: у ферромагнетиков определяется закон Кюри, (20.15)

Где

— абсолютная температура, а — константа Кюри, зависящая от рода вещества.

Для ферромагнетиков существует так называемая температура Кюри. Это та температура

, при которой ферромагнетик превращается в парамагнетик, т. е. его ферромагнитные свойства исчезают.

Например, для железа температура Кюри составляет

. Для ферромагнетиков, которые превратились в парамагнетики зависимость восприимчивости от температуры подчиняется закону Кюри-Вейса:. (20.16)

Магнитное поле в веществе. Часть 1

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о основной характеристике магнитного поля – магнитной индукции, однако приведённые расчётные формулы соответствуют магнитному полю в вакууме. Что в практической деятельности встречается довольно редко. Когда проводники с током находятся в какой–либо среде, даже в воздухе, магнитное поле, которое они создают, претерпевает некоторые, а иногда и существенные изменения. Какие изменения происходят с магнитным полем, и от чего это зависит, я расскажу в данной статье.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как связана индукция и напряженность магнитного поля?

Магнетиком называется вещество, которое под действием магнитного поля способно намагничиваться (или как говорят физики приобретать магнитный момент). Магнетиками являются практически все вещества. Намагничивание веществ объясняется тем, что в веществах присутствуют свои собственные микроскопические магнитные поля, которые создаются вращением электронов по своим орбитам. Когда внешнее магнитное поле отсутствует, то микроскопические поля расположены произвольным образом, а под воздействием внешнего магнитного поля соответствующим образом ориентируются.

Для характеристики намагничивания различных веществ используют так называемый вектор намагничивания J.

Таким образом, под действием внешнего магнитного поля с магнитной индукцией В0, магнетик намагничивается и создает свое магнитное поле с магнитной индукцией В’. В итоге общая индукция В будет состоять из двух слагаемых

Тут возникает проблема вычисления магнитной индукции намагниченного вещества В’, для решения которой необходимо считать электронные микротоки всего вещества, что практически нереально.

Альтернативой данного решения есть ввод вспомогательных параметров, а именно напряженность магнитного поля Н и магнитная восприимчивость χ. Напряженность связывает магнитную индукцию В и намагничивание вещества J следующим выражением

где В – магнитная индукция,

μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м.

В то же время вектор намагничивания J связан с напряженность магнитного поля В параметром, характеризующим магнитные свойства вещества и называемым магнитной восприимчивостью χ

где J – вектор намагничивания вещества,

μr – относительная магнитная проницаемость вещества.

Однако наиболее часто для характеристики магнитных свойств веществ используют относительную магнитную проницаемость μr.

Таким образом, связь между напряженностью и магнитной индукцией будет иметь следующий вид

где μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м,

μr – относительная магнитная проницаемость вещества.

Так как намагничивание вакуума равна нулю (J = 0), то напряженность магнитного поля в вакууме будет равна

Отсюда можно вывести выражения напряженности для магнитного поля, создаваемого прямым проводом с током:

где I – ток протекающий по проводнику,

b – расстояние от центра провода до точки, в которой считается напряженность магнитного поля.

Как видно из данного выражения единицей измерения напряженности является ампер на метр (А/м) или эрстед (Э)

Таким образом, магнитная индукция В и напряженность Н являются основными характеристиками магнитного поля, а магнитная проницаемость μr – магнитной характеристикой вещества.

Намагничивание ферромагнетиков

В зависимости от магнитных свойств, то есть способности намагничиваться под действием внешнего магнитного поля, все вещества делятся на несколько классов. Которые характеризуются разной величиной относительной магнитной проницаемости μr и магнитной восприимчивости χ. Большинство веществ являются диамагнетиками (χ = -10-8 … -10-7 и μr < 1) и парамагнетиками (χ = 10-7 … 10-6 и   μr > 1), несколько реже встречаются ферромагнетики (χ = 103 … 105 и   μr >> 1). Кроме данных классов магнетиков существует ещё несколько классов магнетиков: антиферромагнетики, ферримагнетики и другие, однако их свойства проявляются только при определённых условиях.

Особый интерес в радиоэлектронике ферромагнитные вещества. Основным отличием данного класса веществ является нелинейная зависимость намагничивания, в отличие от пара- и диамагнетиков, имеющих линейную зависимость намагничивания J от напряженности Н магнитного поля.


Зависимость намагничивания J ферромагнетика от напряженности Н магнитного поля.

На данном графике показана основная кривая намагничивания ферромагнетика. Изначально намагниченность  J, в отсутствие магнитного поля (Н = 0), равна нулю. По мере возрастания напряженности намагничивание ферромагнетика проходит довольно интенсивно, вследствие того что его магнитная восприимчивость и проницаемость очень велика. Однако по достижении напряженности магнитного поля порядка H ≈ 100 А/м увеличение намагниченности прекращается, так как достигается точка насыщения JНАС. Данное явление называется магнитным насыщением. В данном режиме магнитная проницаемость ферромагнетиков сильно падает и при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля стремится к единице.

Гистерезис ферромагнетиков

Еще одной особенностью ферромагнетиков является наличие петли гистерезиса, которая является основополагающим свойством ферромагнетиков.


Петля гистерезиса ферромагнетика.

Для понимания процесса намагничивания ферромагнетика изобразим зависимость индукции В от напряженности Н магнитного поля, где красным цветом выделим основную кривую намагничивания. Данная зависимость довольно неопределенна, так как зависит от предыдущего намагничивания ферромагнетика.

Возьмём образец ферромагнитного вещества, которое не подвергалось намагничиванию (точка 0) и поместим его в магнитное поле, напряженность Н которого начнем увеличивать, то есть зависимость будет соответствовать кривой 0 – 1, пока не будет достигнуто магнитное насыщение (точка 1). Дальнейшее увеличение напряженности не имеет смысла, потому как намагниченность J практически не увеличивается, а магнитная индукция увеличивается пропорционально напряженности Н. Если же начинать уменьшать напряженность, то зависимость В(Н) будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3, при этом когда напряженность магнитного поля упадёт до нуля (точка 2), то магнитная индукция не упадёт до нуля, а будет равна некоторому значению Br, которое называется остаточной индукцией, а намагничивание будет иметь значение Jr, называемое остаточным намагничиванием.

Для того чтобы снять остаточное намагничивание и уменьшить остаточную индукцию Br до нуля, необходимо создать магнитное поле, противоположное полю, вызвавшему намагничивание, причем напряженность размагничивающего поля должна составлять Нс, называемая коэрцитивной силой. При дальнейшем росте напряженности магнитного поля, которое противоположно первоначальному полю, происходит насыщение ферромагнетика (точка 4).

Таким образом, при действии на ферромагнетик переменного магнитного поля зависимость индукции от напряженности будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 1, которая называется петлёй гистерезиса. Таких петель для ферромагнетика может быть множество (пунктирные кривые), называемые частными циклами. Однако, если при максимальных значениях напряженности магнитного поля происходит насыщение, то получается максимальная петля гистерезиса (сплошная кривая).

Так как магнитная проницаемость μr ферромагнетиков имеет довольно сложную зависимость от напряженности магнитного поля, поэтому нормируются два параметра магнитной проницаемости:

μн – начальная магнитная проницаемость соответствует напряженности Н = 0;

μmax – максимальная магнитная проницаемость достигается в магнитном поле при приближении магнитного насыщения.

Таким образом, у ферромагнетиков величины Br, Нс и μнmax) являются основными характеристиками, влияющими на выбор вещества в конкретном случае.

Измерение потерь и тока холостого хода, потерь и напряжения короткого замыкания

Измерения в опыте XX проводятся при номинальном напряжении (допустимое отклонение ±0,5 %), в опыте КЗ — при токе от 25 % до 100 % номинального. Должны быть обеспечены также следующие требования, касающиеся питающего напряжения:
• симметрия трехфазной системы напряжений в опыте XX — отличие каждого линейного напряжения от среднего арифметического не более чем на 3 %;
• синусоидальность напряжений в опыте XX — отличие значения коэффициента формы от 1,11 не более чем на ±2 %;
• отличие частоты от номинальной не более чем на 1 %.
В опыте XX напряжение подводится, как правило, к обмотке НН. Должна быть собрана схема соединения обмоток, соединяемых в «треугольник». Опыт КЗ трехобмоточного трансформатора должен проводиться для каждой пары обмоток при КЗ одной из обмоток и питании другой, при разомкнутых остальных обмотках. Сопротивление закорачивающих и подводящих проводов не должно влиять на результаты измерений потерь и напряжения КЗ. Допускается использовать калиброванные провода, внося при этом поправки в результаты измерений. Провода не должны заметно нагреваться; нельзя их располагать близко к ферромагнитным поверхностям.
Измерения должны проводиться по схемам и приборами, обычно применяемыми в трехфазных и однофазных системах переменного тока.
Используются вольтметры действующих и средних значений, амперметры, частотомеры. Потери измеряются малокосинусными ваттметрами или специальными мостами. При необходимости применяются трансформаторы тока и напряжения.
Класс точности приборов должен быть не хуже 0,5. Схема двух ваттметров при измерении потерь может применяться при coscp = 0,15, а если класс точности приборов 0,1 — то и при меньших значениях coscp.
Параметры питающего напряжения могут отличаться от требований, приведенных выше. В этом случае в результаты измерений вводят расчетные поправки.
Если в опыте XX коэффициент формы отличается от 1,11 более чем на 2 %, то сначала регулируют напряжение так, чтобы его среднее значение было равно действующему значению номинального напряжения, деленному на 1,11, и измеряют при этом ток /0, потери Р0 и действующее значение напряжения Uq. Затем устанавливают напряжение, действующее значение которого равно номинальному с7н, и снова измеряют ток XX /0. Потери и ток XX Р0 и /0, соответствующие коэффициенту формы 1,11, рассчитывают по формулам:

(2)
(3)
Здесь Р1 — доля потерь, обусловленная гистерезисом; Р2 — доля потерь, обусловленная вихревыми токами,
к = (Uo/UH)\
Значения Р{ и Р2 зависят от марки стали и индукции в магнитной системе.
Если частота /отличается от номинальной более чем на 1 % (но не более, чем на 3 % ), то опыт XX проводят при напряжении, равном UH.f/fH, и измеряют при этом потери Pq и ток Iq = Iq. Потери Р0 рассчитывают по формуле:

(4)
При одновременном отличии от номинальных значений и коэффициента формы, и частоты измерения выполняются при двух действующих значениях напряжения: с/0, соответствующем среднему значению, равному UH.f/\,\ 1 -fH (измеренному вольтметром средних значений), и Uq = UH.f/fH. Измеряют токи 7q, Iq” и потери Pq. Ток XX рассчитывают по формуле (3), а потери по формуле:

(5)
Напряжение КЗ UkfB %, измеренное при частоте /, должно быть приведено к нормальной частоте по формуле:

(6)
Здесь сУд — активная составляющая напряжения КЗ в % при частоте /, равная Рк/10 • 5Н, где Рк — потери в Вт, определенные из опыта КЗ (пересчет потерь к номинальной частоте не требуется), SH — номинальная мощность трансформатора в кВ • А;

Up — реактивная составляющая напряжения КЗ в % при частоте равная Up = J U^- U^ .
Предварительно потери и напряжение КЗ должны быть приведены к номинальным токам и к расчетной условной температуре обмотки по приведенным ниже правилам.

Расчетная условная температура обмотки зависит от класса нагревостойкости изоляции и наличия направленной циркуляции масла (для классов нагревостойкости Л, Е, В при направленной циркуляции 0р = = 80 °С, без направленной циркуляции 0р = = 75 °С; для классов Я, С, FQp =115 °С).

Для контроля состояния мощных трансформаторов в эксплуатации при профилактических испытаниях во время приемо-сдаточных испытаний делают измерения потерь и тока XX при малом напряжении (не выше 380 В). Для трехфазных трансформаторов эти измерения выполняют при поочередном КЗ каждой из фаз и возбуждении двух других фаз. Перед измерениями необходимо снять остаточное намагничивание магнитной системы, если оно имеется вследствие пропускания через обмотки постоянного тока или внезапного сброса напряжения. Измеряют потери при подключении испытываемого трансформатора к схеме испытания и при отключении трансформатора от схемы, после чего потери в трансформаторе определяют, как разность результатов этих измерений.

магнитное поле вектор магнитной индукции вектор напряженности магнитного поля

Магнитное поле и его характеристики

теория по физике ? магнетизм

Магнитное поле — особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрическими частицами.

Основные свойства магнитного поля

Вектор магнитной индукции

За единицу магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, котором на участок проводника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила, равна 1 Н. 1 Н/(А∙м) = 1 Тл.

Модуль вектора магнитной индукции — физическая величина, равная отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока и длины проводника:

За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.

Наглядную картину магнитного поля можно получить, если построить так называемые линии магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля.

Особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты. Поля с замкнутыми силовыми линиями называют вихревыми. Поэтому магнитное поле — вихревое поле.

Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно заключается в том, что магнитное поле не имеет источников. Магнитных зарядов, подобным электрическим, в природе нет.

Напряженность магнитного поля

μ — магнитная проницаемость среды (у воздуха она равна 1), μ 0 — магнитная постоянная, равная 4 π · 10 − 7 Гн/м.

Направление вектора магнитной индукции и способы его определения

Чтобы определить направление вектора магнитной индукции, нужно:

В пространстве между полюсами постоянного магнита вектор магнитной индукции выходит из северного полюса:

При определении направления вектора магнитной индукции с помощью витка с током следует применять правило буравчика:

При вкручивании острия буравчика вдоль направления тока рукоятка будет вращаться по направлению вектора → B магнитной индукции.

Отсюда следует, что:

Способы обозначения направлений векторов:

Пример №1. На рисунке изображен проводник, по которому течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор магнитной индукции в точке С?

Если мысленно начать вкручивать острие буравчика по направлению тока, то окажется, что вектор магнитной индукции в точке С будет направлен к нам — к наблюдателю.

Магнитное поле прямолинейного тока

Линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику. Центр окружностей совпадает с осью проводника.

Если ток идет вверх, то силовые линии направлены против часовой стрелки. Если вниз, то они направлены по часовой стрелке. Их направление можно определить с помощью правила буравчика или правила правой руки:

Правило буравчика (правой руки)

Если большой палец правой руки, отклоненный на 90 градусов, направить в сторону тока в проводнике, то остальные 4 пальца покажут направление линий магнитной индукции.

Модуль вектора магнитной индукции на расстоянии r от оси проводника:

Магнитное поле кругового тока

Силовые линии представляют собой окружности, опоясывающие круговой ток. Вектор магнитной индукции в центре витка направлен вверх, если ток идет против часовой стрелки, и вниз, если по часовой стрелке.

Определить направление силовых линий магнитного поля витка с током можно также с помощью правила правой руки:

Если расположить четыре пальца правой руки по направлению тока в витке, то отклоненный на 90 градусов большой палец, покажет направление вектора магнитной индукции.

Модуль вектора магнитной индукции в центре витка, радиус которого равен R:

Модуль напряженности в центре витка:

Пример №2. На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в вертикальной плоскости. Точка А находится на горизонтальной прямой, проходящей через центр витка. Как направлен (вверх, вниз, влево, вправо) вектор магнитной индукции магнитного поля в точке А?

Если мысленно обхватить виток так, чтобы четыре пальца правой руки были бы направлены в сторону тока, то отклоненный на 90 градусов большой палец правой руки показал бы, что вектор магнитной индукции в точке А направлен вправо.

Магнитное поле электромагнита (соленоида)

Соленоид — это катушка цилиндрической формы, витки которой намотаны вплотную, а длина значительно больше диаметра.

Число витков в соленоиде N определяется формулой:

l — длина соленоида, d — диаметр проволоки.

Линии магнитной индукции являются замкнутыми, причем внутри соленоида они располагаются параллельно друг другу. Поле внутри соленоида однородно.

Если ток по виткам соленоида идет против часовой стрелки, то вектор магнитной индукции → B внутри соленоида направлен вверх, если по часовой стрелке, то вниз. Для определения направления линий магнитной индукции можно воспользоваться правилом правой руки для витка с током.

Модуль вектора магнитной индукции в центральной области соленоида:

Модуль напряженности магнитного поля в центральной части соленоида:

Алгоритм определения полярности электромагнита

Пример №3. Через соленоид пропускают ток. Определите полюсы катушки.

Ток условно течет от положительного полюса источника тока к отрицательному. Следовательно, ток течет по виткам от точки А к точке В. Мысленно обхватив соленоид пальцами правой руки так, чтобы четыре пальца совпадали с направлением тока в витках соленоида, отставим большой палец на угол 90 градусов. Он покажет направление линий магнитной индукции внутри соленоида. Проделав это, увидим, что линии магнитной индукции направлены вправо. Следовательно, они выходят из В, который будет являться северным полюсом. Тогда А будет являться южным полюсом.

На рисунке изображён круглый проволочный виток, по которому течёт электрический ток. Виток расположен в вертикальной плоскости. В центре витка вектор индукции магнитного поля тока направлен

а) вертикально вверх в плоскости витка

б) вертикально вниз в плоскости витка

в) вправо перпендикулярно плоскости витка

г) влево перпендикулярно плоскости витка

Алгоритм решения

Решение

По условию задачи мы имеем дело с круглым проволочным витком. Поэтому для определения вектора → B магнитной индукции мы будем использовать правило правой руки.

Чтобы применить это правило, нам нужно знать направление течение тока в проводнике. Условно ток течет от положительного полюса источника к отрицательному. Следовательно, на рисунке ток течет по витку в направлении хода часовой стрелки.

Теперь можем применить правило правой руки. Для этого мысленно направим четыре пальца правой руки в направлении тока в проволочном витке. Теперь отставим на 90 градусов большой палец. Он показывает относительно рисунка влево. Это и есть направление вектора магнитной индукции.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Магнитная стрелка компаса зафиксирована на оси (северный полюс затемнён, см. рисунок). К компасу поднесли сильный постоянный полосовой магнит и освободили стрелку. В каком положении установится стрелка?

а) повернётся на 180°

б) повернётся на 90° по часовой стрелке

в) повернётся на 90° против часовой стрелки

г) останется в прежнем положении

Алгоритм решения

Решение

Одноименные полюсы магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются. Изначально южный полюс магнитной стрелки находится справа, а северный — слева. Полосовой магнит подносят к ее южному полюсу северной стороной. Поскольку это разноименные полюса, положение магнитной стрелки не изменится.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Непосредственно над неподвижно закреплённой проволочной катушкой вдоль её оси на пружине подвешен полосовой магнит (см. рисунок). Куда начнёт двигаться магнит сразу после замыкания ключа? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы Вы использовали для объяснения.

Алгоритм решения

Решение

Чтобы определить направление тока в соленоиде, посмотрим на расположение полюсов источника тока. Ток условно направлен от положительного полюса к отрицательному. Следовательно, относительно рисунка ток в витках соленоида направлен по часовой стрелке.

Зная направление тока в соленоиде, можно определить его полюса. Северным будет тот полюс, из которого выходят линии магнитной индукции. Определить их направление поможет правило правой руки для соленоида. Мысленно обхватим соленоид так, чтобы направление четырех пальцев правой руки совпадало с направлением тока в витках соленоида. Теперь отставленный на 90 градусов большой палец покажет направление вектора магнитной индукции. Проделав все манипуляции, получим, что вектор магнитной индукции направлен вниз. Следовательно, внизу соленоида расположен северный полюс, а вверху — южный.

Известно, что одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные — притягиваются. Подвешенный полосовой магнит обращен к южному полюсу соленоида северным полюсом. А это значит, что при замыкании электрической цепи он будет растягивать пружину, притягиваясь к соленоиду (двигаться вниз).

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Принципиальные методы измерения напряженности и индукции магнитного поля в магнетиках

Прямое измерение индукции магнитного поля

Прямое измерение индукции магнитного поля при помощи витка с током основано на явлении электромагнитной индукции Фарадея.

Напомним один из основных законов электромагнетизма.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

При изменении магнитного потока, проходящего через замкнутый контур, в контуре возникает ЭДС индукции.

Скорость изменения магнитного потока через замкнутый контур по модулю равна ЭДС индукции, возникающей в контуре.

Косвенные методы измерение напряженности и индукции магнитного поля

Прямое (непосредственное) измерение величины B описанным выше способом возможно не всегда. Например, так невозможно измерить индукцию магнитного поля в веществе.

Необходимо принимать во внимание, что при переходе границы магнетика нормальные составляющие вектора магнитной индукции и тангенциальные составляющие вектора напряженности непрерывны.

Как измеряют вектор магнитной индукции в веществе? Для этого в исследуемом материале делают полость и проводят измерение. Также при обработке результатов учитывают форму полости.

Способ 2. В магнетике создают бесконечно узкую щель. Удаление вещества, учитывая бесконечно малый размер щели, не сказывается на магнитном поле (удалением вещества можно пренебречь). Измеряя индукцию в щели, узнаем индукцию магнитного поля в веществе.

Магнитная индукция в зазоре и сердечнике одинакова по модулю, если зазор бесконечно мал.

H F e l F e + H v l v = N I

Подставим сюда записанные выше выражение для напряженности:

Отсюда выразим магнитную индукцию:

Магнитная проницаемость железа велика, и соотношением l F e μ F e ≪ 1 можно пренебречь. Тогда выражение для индукции запишется в виде:

Измерение напряженности магнитного поля методом Гаусса

Данный метод применяется для измерения магнитного поля Земли.

Под воздействием полей B → и B → 1 стрелка установится под углом α к постоянному магнитному полю:

Источник

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Магнитное поле в веществе. Часть 1

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о основной характеристике магнитного поля – магнитной индукции, однако приведённые расчётные формулы соответствуют магнитному полю в вакууме. Что в практической деятельности встречается довольно редко. Когда проводники с током находятся в какой–либо среде, даже в воздухе, магнитное поле, которое они создают, претерпевает некоторые, а иногда и существенные изменения. Какие изменения происходят с магнитным полем, и от чего это зависит, я расскажу в данной статье.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как связана индукция и напряженность магнитного поля?

Магнетиком называется вещество, которое под действием магнитного поля способно намагничиваться (или как говорят физики приобретать магнитный момент). Магнетиками являются практически все вещества. Намагничивание веществ объясняется тем, что в веществах присутствуют свои собственные микроскопические магнитные поля, которые создаются вращением электронов по своим орбитам. Когда внешнее магнитное поле отсутствует, то микроскопические поля расположены произвольным образом, а под воздействием внешнего магнитного поля соответствующим образом ориентируются.

Для характеристики намагничивания различных веществ используют так называемый вектор намагничивания J.

Таким образом, под действием внешнего магнитного поля с магнитной индукцией В, магнетик намагничивается и создает свое магнитное поле с магнитной индукцией В’. В итоге общая индукция В будет состоять из двух слагаемых

Тут возникает проблема вычисления магнитной индукции намагниченного вещества В’, для решения которой необходимо считать электронные микротоки всего вещества, что практически нереально.

Альтернативой данного решения есть ввод вспомогательных параметров, а именно напряженность магнитного поля Н и магнитная восприимчивость χ. Напряженность связывает магнитную индукцию В и намагничивание вещества J следующим выражением

где В – магнитная индукция,

В то же время вектор намагничивания J связан с напряженность магнитного поля В параметром, характеризующим магнитные свойства вещества и называемым магнитной восприимчивостью χ

где J – вектор намагничивания вещества,

μr – относительная магнитная проницаемость вещества.

Однако наиболее часто для характеристики магнитных свойств веществ используют относительную магнитную проницаемость μr.

Таким образом, связь между напряженностью и магнитной индукцией будет иметь следующий вид

μr – относительная магнитная проницаемость вещества.

Так как намагничивание вакуума равна нулю (J = 0), то напряженность магнитного поля в вакууме будет равна

Отсюда можно вывести выражения напряженности для магнитного поля, создаваемого прямым проводом с током:

где I – ток протекающий по проводнику,

b – расстояние от центра провода до точки, в которой считается напряженность магнитного поля.

Как видно из данного выражения единицей измерения напряженности является ампер на метр (А/м) или эрстед (Э)

Таким образом, магнитная индукция В и напряженность Н являются основными характеристиками магнитного поля, а магнитная проницаемость μr – магнитной характеристикой вещества.

Намагничивание ферромагнетиков

Особый интерес в радиоэлектронике ферромагнитные вещества. Основным отличием данного класса веществ является нелинейная зависимость намагничивания, в отличие от пара- и диамагнетиков, имеющих линейную зависимость намагничивания J от напряженности Н магнитного поля.


Зависимость намагничивания J ферромагнетика от напряженности Н магнитного поля.

На данном графике показана основная кривая намагничивания ферромагнетика. Изначально намагниченность J, в отсутствие магнитного поля (Н = 0), равна нулю. По мере возрастания напряженности намагничивание ферромагнетика проходит довольно интенсивно, вследствие того что его магнитная восприимчивость и проницаемость очень велика. Однако по достижении напряженности магнитного поля порядка H ≈ 100 А/м увеличение намагниченности прекращается, так как достигается точка насыщения JНАС. Данное явление называется магнитным насыщением. В данном режиме магнитная проницаемость ферромагнетиков сильно падает и при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля стремится к единице.

Гистерезис ферромагнетиков

Еще одной особенностью ферромагнетиков является наличие петли гистерезиса, которая является основополагающим свойством ферромагнетиков.


Петля гистерезиса ферромагнетика.

Для понимания процесса намагничивания ферромагнетика изобразим зависимость индукции В от напряженности Н магнитного поля, где красным цветом выделим основную кривую намагничивания. Данная зависимость довольно неопределенна, так как зависит от предыдущего намагничивания ферромагнетика.

Возьмём образец ферромагнитного вещества, которое не подвергалось намагничиванию (точка 0) и поместим его в магнитное поле, напряженность Н которого начнем увеличивать, то есть зависимость будет соответствовать кривой 0 – 1, пока не будет достигнуто магнитное насыщение (точка 1). Дальнейшее увеличение напряженности не имеет смысла, потому как намагниченность J практически не увеличивается, а магнитная индукция увеличивается пропорционально напряженности Н. Если же начинать уменьшать напряженность, то зависимость В(Н) будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3, при этом когда напряженность магнитного поля упадёт до нуля (точка 2), то магнитная индукция не упадёт до нуля, а будет равна некоторому значению Br, которое называется остаточной индукцией, а намагничивание будет иметь значение Jr, называемое остаточным намагничиванием.

Для того чтобы снять остаточное намагничивание и уменьшить остаточную индукцию Br до нуля, необходимо создать магнитное поле, противоположное полю, вызвавшему намагничивание, причем напряженность размагничивающего поля должна составлять Нс, называемая коэрцитивной силой. При дальнейшем росте напряженности магнитного поля, которое противоположно первоначальному полю, происходит насыщение ферромагнетика (точка 4).

Таким образом, при действии на ферромагнетик переменного магнитного поля зависимость индукции от напряженности будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 1, которая называется петлёй гистерезиса. Таких петель для ферромагнетика может быть множество (пунктирные кривые), называемые частными циклами. Однако, если при максимальных значениях напряженности магнитного поля происходит насыщение, то получается максимальная петля гистерезиса (сплошная кривая).

Так как магнитная проницаемость μr ферромагнетиков имеет довольно сложную зависимость от напряженности магнитного поля, поэтому нормируются два параметра магнитной проницаемости:

μн – начальная магнитная проницаемость соответствует напряженности Н = 0;

μmax – максимальная магнитная проницаемость достигается в магнитном поле при приближении магнитного насыщения.

Таким образом, у ферромагнетиков величины Br, Нс и μнmax) являются основными характеристиками, влияющими на выбор вещества в конкретном случае.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник

Использование конвертера «Конвертер напряженности магнитного поля. Базовые формулы

Вектор напряжённости магнитного поля как вспомогательный вектор для описания поля в магнетиках

Когда мы рассматриваем магнитное поле в вакууме при отсутствии магнетиков, магнитное поле порождается токами проводимости и выполняется равенство:

где $\overrightarrow{j}$ — вектор плотности токов проводимости.

В магнетиках поле возникает благодаря токам проводимости и молекулярным токам ($\overrightarrow{j_m}$), что необходимо учитывать. Для молекулярных токов имеет место векторное равенство:

где $\overrightarrow{j_m}$ — объемная плотность молекулярных токов, $\overrightarrow{J\ }$ – вектор намагниченности. Так, при наличии магнетиков выражение (1) с учетом равенства (2) примет вид:

Выразим ток проводимости из уравнения (3), получим:

Определение вектора напряженности магнитного поля

Вектором напряженности магнитного поля называют вектор, равный:

Напряженность магнитного поля не является чисто полевой величиной, так как включает вектор $\overrightarrow{J\ },\ $который является характеристикой намагниченности среды. По своему значению $\overrightarrow{H}$ является вспомогательным вектором и играет роль подобную вектору электрического смещения $\overrightarrow{D\ }\ $в электричестве.

Основные уравнения для вектора напряженности

Из определения вектора $\overrightarrow{H}$ и уравнения (4), следует весьма удобное уравнение для вычисления поля в магнетиках:

Закон полного тока при наличии магнетиков имеет вид:

Формула (7) выражает теорему о циркуляции вектора напряженности магнитного поля, которая гласит:

Теорема

«Циркуляция вектора напряженности магнитного поля по некоторому контуру равна алгебраической сумме макроскопических токов, которые охвачены заданным контуром».

В вакууме $\overrightarrow{J\ }=0$, тогда:

\[\overrightarrow{H}=\frac{\overrightarrow{B}}{{\mu }_0}\left(8\right).\]

Напряженность поля прямолинейного бесконечного проводника в вакууме определяется формулой:

где $b$ — расстояние от проводника до точки, где рассматривается поле. Из формулы (9) определяется размерность напряженности магнитного поля. Основная единица напряженности в системе СИ — ампер деленный на метр ($\frac{А}{м}$).

Связь и вектора напряженности магнитного поля с намагниченностью и вектором магнитной индукции

Обычно вектор намагниченности ($\overrightarrow{J}$) связывают с вектором напряженности в каждой точке магнетика:

\[\overrightarrow{J}=\varkappa \overrightarrow{H}\left(10\right),\]

где $\varkappa $ — магнитная восприимчивость, безразмерная величина. Для неферромагнитных веществ и в не больших полях $\varkappa $ не зависит от напряженности. В анизотропных средах $\varkappa $ является тензором и направления $\overrightarrow{J}$ и $\overrightarrow{H}$ не совпадают.

Помимо магнитной восприимчивости в магнетиках используют другую безразмерную физическую величину, которая характеризует магнитные свойства вещества — это относительная магнитная проницаемость (или просто магнитная проницаемость ($\mu $)) вещества. Причем:

\[\mu =1+\varkappa \ \left(11\right).\]

Тогда между индукцией магнитного поля в магнетике и напряженностью магнитного поля существует следующая связь:

\[\overrightarrow{B}=\mu {\mu }_0\overrightarrow{H}\left(12\right).\]

Формула (12) показывает, что в изотропных средах векторы $\overrightarrow{B}$ и $\overrightarrow{H}$ имею одинаковое направление, однако по модулю напряженность поля в $\mu {\mu }_0$ раз меньше.

Пример 1

Задание: По оси бесконечного прямого круглого цилиндра радиуса R течет ток силы I. Магнитная проницаемость вещества цилиндра равна $\mu $. Вне цилиндра вакуум (${\mu }_v=1$). Найдите формулу для вычисления напряженности во всех точках пространства.

Пусть ток течет в направлении оси Z. Линиями напряженности такого цилиндра являются концентрические окружности с центрами, которые лежат на оси цилиндра.

В качестве контура интегрирования (L) возьмем окружность радиусом r, центр окружности лежит на оси цилиндра, плоскость окружности перпендикулярна току. По закону полного тока для напряженности магнитного поля имеем:

\[\oint\limits_L{\overrightarrow{H\ }\overrightarrow{dl}}=H_{\varphi }2\pi r=I\left(1.1\right).\]

Из (1.1) выразим напряженность поле, получим:

где $H_{\varphi }$ — напряжённость магнитного поля, касательная к окружности. В таком случае индукция магнитного поля равна:

На границе цилиндра индукция магнитного поля терпит разрыв.

Ответ: $B_{\varphi }=\left\{ \begin{array}{c} \mu {\mu }_0H_{\varphi }=\mu {\mu }_0\frac{I}{2\pi r}\ (при\ 0\le r\le R) \\ {\mu }_0H_{\varphi }={\mu }_0\frac{I}{2\pi r}\left(при\ r\ge R\right). \end{array} \right.$.

Пример 2

Задание: Найдите намагниченность меди и магнитную индукцию поля, если удельная магнитная восприимчивость вещества ${\varkappa }_u=-1,1\cdot {10}^{-9}\frac{м^3}{кг}.3}$ — массовая плотность меди.

Намагниченность имеет связь с напряженностью магнитного поля, которая имеет вид (считаем медь изотропной):

Индукция магнитного поля, также связана с напряженностью:

Так как все величины даны в СИ, проведем вычисления:

\ \

Ответ: $J=-9,823\frac{А}{м},\ B=1,26\ Тл.$

1. Вращающий момент, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля. Магнитный момент рамки с током. Вращающий момент. Определение индукции магнитного поля. Единицы индукции и вращающего момента.

Поместив рамку в однородное магнитное поле, на нее действует пара сил, которая создает вращающий момент.

2. Напряженность магнитного поля и ее связь с индукцией. Единица напряженности.

Вектор магнитной индукции является общей характеристикой точек магнитного поля независимо от того, как создается магнитное поле: намагниченным телом или проводником с током находящимся в данной среде.

Однако можно ввести некоторую характеристику магнитного поля не зависящую от среды, а определяющуюся токами и конфигурацией проводников – вектор напряженности магнитного поля . Эти две характеристики (одна общая, а другая частная) связаны между собой: где – абсолютная магнитная проницаемость вакуума,μ – относительная магнитная проницаемость среды, для вакуума μ = 1.

Напряженностью магнитного поля – отношение механической силы, действующей на положительный полюс пробного магнита, к величине его магнитной массы или механическая сила, действующая на положительный полюс пробного магнита единичной массы в данной точке поля.

Единица напряженности магнитного поля – ампер на метр (А/м): 1 А/м – напряженность такого поля, магнитная индукция которого в вакууме равна 4π*Тл.

3. Изображение магнитных полей с помощью силовых линий индукции (напряженности). Вид линий магнитной индукции прямого и кругового токов, соленоида. Правила, но которым определяют направление линий магнитной индукции.

4. Магнитные поля проводников с токами. Закон Био-Савара-Лапласа.

Магнитное поле – это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения.

Закон Био-Савара-Лапласа:

В векторной форме:

В скалярной форме:

5. Применение закона Био-Савара-Лапласа для определения напряженности поля, создаваемого:

а) прямым проводником конечной длины (вывод формулы)

б) бесконечно длинным прямым проводником (вывод формулы)

в) круговым проводником в центре (вывод формулы)

г) соленоидом и тороидом

д) круговым проводником на оси (без вывода)

6. Сила Ампера. Правило для определения направления силы Ампера.

На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, равная F = I·L·B·sina

I – сила тока в проводнике; B – модуль вектора индукции магнитного поля; L – длина проводника, находящегося в магнитном поле; a – угол между вектором магнитного поля инаправлением тока в проводнике.

Сила Ампера – Сила, действующую на проводник с током в магнитном поле.

Максимальная сила Ампера равна: F = I·L·B. Ей соответствует a = 90.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки : если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника с током, то есть силы Ампера.

Всем доброго времени суток. В я рассказывал о основной характеристике магнитного поля – магнитной индукции, однако приведённые расчётные формулы соответствуют магнитному полю в вакууме. Что в практической деятельности встречается довольно редко. Когда находятся в какой–либо среде, даже в воздухе, магнитное поле, которое они создают, претерпевает некоторые, а иногда и существенные изменения. Какие изменения происходят с магнитным полем, и от чего это зависит, я расскажу в данной статье.

Как связана индукция и напряженность магнитного поля?

Магнетиком называется вещество, которое под действием магнитного поля способно намагничиваться (или как говорят физики приобретать магнитный момент). Магнетиками являются практически все вещества. Намагничивание веществ объясняется тем, что в веществах присутствуют свои собственные микроскопические магнитные поля, которые создаются вращением электронов по своим орбитам. Когда внешнее отсутствует, то микроскопические поля расположены произвольным образом, а под воздействием внешнего магнитного поля соответствующим образом ориентируются.

Для характеристики намагничивания различных веществ используют так называемый вектор намагничивания J .

Таким образом, под действием внешнего магнитного поля с магнитной индукцией В 0 , магнетик намагничивается и создает свое магнитное поле с магнитной индукцией В’ . В итоге общая индукция В будет состоять из двух слагаемых

Тут возникает проблема вычисления магнитной индукции намагниченного вещества В’ , для решения которой необходимо считать электронные микротоки всего вещества, что практически нереально.

Альтернативой данного решения есть ввод вспомогательных параметров, а именно напряженность магнитного поля Н и магнитная восприимчивость χ . Напряженность связывает магнитную индукцию В и намагничивание вещества J следующим выражением

где В – магнитная индукция,

μ 0 – магнитная постоянная, μ 0 = 4π*10 -7 Гн/м.

В то же время вектор намагничивания J связан с напряженность магнитного поля В параметром, характеризующим магнитные свойства вещества и называемым магнитной восприимчивостью χ

где J – вектор намагничивания вещества,

Однако наиболее часто для характеристики магнитных свойств веществ используют относительную магнитную проницаемость μ r .

Таким образом, связь между напряженностью и магнитной индукцией будет иметь следующий вид

где μ 0 – магнитная постоянная, μ 0 = 4π*10 -7 Гн/м,

μ r – относительная магнитная проницаемость вещества.

Так как намагничивание вакуума равна нулю (J = 0), то напряженность магнитного поля в вакууме будет равна

Отсюда можно вывести выражения напряженности для магнитного поля, создаваемого прямым проводом с током:

где I – ток протекающий по проводнику,

b – расстояние от центра провода до точки, в которой считается напряженность магнитного поля.

Как видно из данного выражения единицей измерения напряженности является ампер на метр (А/м ) или эрстед (Э )

Таким образом, магнитная индукция В и напряженность Н являются основными характеристиками магнитного поля, а магнитная проницаемость μ r – магнитной характеристикой вещества.

Намагничивание ферромагнетиков

В зависимости от магнитных свойств, то есть способности намагничиваться под действием внешнего магнитного поля, все вещества делятся на несколько классов. Которые характеризуются разной величиной относительной магнитной проницаемости μ r и магнитной восприимчивости χ. Большинство веществ являются диамагнетиками (χ = -10 -8 … -10 -7 и μ r парамагнетиками (χ = 10 -7 … 10 -6 и μ r > 1), несколько реже встречаются ферромагнетики (χ = 10 3 … 10 5 и μ r >> 1). Кроме данных классов магнетиков существует ещё несколько классов магнетиков: антиферромагнетики, ферримагнетики и другие, однако их свойства проявляются только при определённых условиях.

Особый интерес в радиоэлектронике ферромагнитные вещества. Основным отличием данного класса веществ является нелинейная зависимость намагничивания, в отличие от пара- и диамагнетиков, имеющих линейную зависимость намагничивания J от напряженности Н магнитного поля.


Зависимость намагничивания J ферромагнетика от напряженности Н магнитного поля.

На данном графике показана основная кривая намагничивания ферромагнетика. Изначально намагниченность J, в отсутствие магнитного поля (Н = 0), равна нулю. По мере возрастания напряженности намагничивание ферромагнетика проходит довольно интенсивно, вследствие того что его магнитная восприимчивость и проницаемость очень велика. Однако по достижении напряженности магнитного поля порядка H ≈ 100 А/м увеличение намагниченности прекращается, так как достигается точка насыщения J НАС. Данное явление называется магнитным насыщением . В данном режиме магнитная проницаемость ферромагнетиков сильно падает и при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля стремится к единице.

Гистерезис ферромагнетиков

Еще одной особенностью ферромагнетиков является наличие , которая является основополагающим свойством ферромагнетиков.

Для понимания процесса намагничивания ферромагнетика изобразим зависимость индукции В от напряженности Н магнитного поля, где красным цветом выделим основную кривую намагничивания . Данная зависимость довольно неопределенна, так как зависит от предыдущего намагничивания ферромагнетика.

Возьмём образец ферромагнитного вещества, которое не подвергалось намагничиванию (точка 0) и поместим его в магнитное поле, напряженность Н которого начнем увеличивать, то есть зависимость будет соответствовать кривой 0 – 1 , пока не будет достигнуто магнитное насыщение (точка 1). Дальнейшее увеличение напряженности не имеет смысла, потому как намагниченность J практически не увеличивается, а магнитная индукция увеличивается пропорционально напряженности Н . Если же начинать уменьшать напряженность, то зависимость В(Н) будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3 , при этом когда напряженность магнитного поля упадёт до нуля (точка 2), то магнитная индукция не упадёт до нуля, а будет равна некоторому значению B r , которое называется остаточной индукцией , а намагничивание будет иметь значение J r , называемое остаточным намагничиванием .

Для того чтобы снять остаточное намагничивание и уменьшить остаточную индукцию B r до нуля, необходимо создать магнитное поле, противоположное полю, вызвавшему намагничивание, причем напряженность размагничивающего поля должна составлять Н с , называемая коэрцитивной силой. При дальнейшем росте напряженности магнитного поля, которое противоположно первоначальному полю, происходит насыщение ферромагнетика (точка 4).

Таким образом, при действии на ферромагнетик переменного магнитного поля зависимость индукции от напряженности будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 1 , которая называется петлёй гистерезиса . Таких петель для ферромагнетика может быть множество (пунктирные кривые), называемые частными циклами. Однако, если при максимальных значениях напряженности магнитного поля происходит насыщение, то получается максимальная петля гистерезиса (сплошная кривая).

Так как магнитная проницаемость μ r ферромагнетиков имеет довольно сложную зависимость от напряженности магнитного поля, поэтому нормируются два параметра магнитной проницаемости:

μ н – начальная магнитная проницаемость соответствует напряженности Н = 0;

μ max – максимальная магнитная проницаемость достигается в магнитном поле при приближении магнитного насыщения.

Таким образом, у ферромагнетиков величины B r , Н с и μ н (μ max) являются основными характеристиками, влияющими на выбор вещества в конкретном случае.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.

Напряженность магнитного поля , то есть силу магнитного поля оценивают по густоте магнитных силовых линий в данной точке поля. Напряженность магнитного поля обоз­начают в формулах буквой Н . Напряженность магнитного поля показывает число силовых линий магнитного поля, проходящих через 1 см 2 поперечного сечения поля .

Магнитные силовые линии, пронизывающие какую-либо площадку, называются магнитным потоком через эту площадку. Магнитный поток через данную площадку будет, следова­тельно, тем больше, чем больше силовых линий проходит через нее. Магнитный поток обозначают буквой Ф .

Направление магнитных силовых линий связано с направ­лением тока в проводнике. Наиболее простым способом опре­деления направления магнитных силовых линий является использование правила буравчика (рисунок 1).

Рисунок 1. Определение направления магнитных силовых линий по правилу буравчика.

Правило буравчика состоит в следующем: если направ­ление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения буравчика совпа­дает с направлением магнитных силовых линий.

Интерактивная демонстрация правила буравчика. Нажать на выключатель!

Рисунок 2. Интерактивная демонстрация определения направления линий напряженности магнитного поля с помощью правила буравчика.

Для подачи тока нажмите на выключатель

Для изменения направления тока нажмите на источник напряжения

Придадим проводнику с током форму кольца (рисунок 2). Пользуясь правилом буравчика, мы легко установим, что маг­нитные силовые линии, создаваемые всеми участками провод­ника, имеют внутри кольца одинаковое направление. Значит, внутри кольца магнитное поле будет сильнее, чем снаружи.

Изготовим из проводника цилиндрическую спираль и про­пустим по ней электрический ток (рисунок 3). Ток по всем виткам будет проходить в одном и том же направлении. Это будет равносильно тому, что мы поместим ряд кольцевых проводни­ков на одну общую ось. Проводник, имеющий такую форму, называется соленоидом или катушкой .

Пользуясь правилом буравчика, мы легко установим, что магнитные силовые линии, создаваемые всеми витками ка­тушки, имеют внутри нее одинаковое направление. Значит, внутри катушки будет более сильное магнитное поле, чем внутри одного витка. Между соседними витками катушки маг­нитные силовые линии направлены навстречу друг другу, и по­этому магнитное поле в этих местах будет очень ослаблено. Снаружи же катушки направление всех магнитных силовых линий будет одинаковым.

Магнитное поле катушки тем сильнее, чем больше сила тока, проходящего по ее виткам, и чем теснее, т. е. ближе друг к другу, расположены витки. Из двух катушек с одина­ковым током и одинаковым числом витков более сильное поле имеет катушка, у которой витки расположены ближе друг к другу, т. е. катушка, имеющая меньшую осевую длину.

Произведение силы тока в амперах на число витков, носит название ампервитков и характеризует магнитное действие электрического тока, то есть магнитодвижущую силу .

Пользуясь этим термином, можно сказать, что магнитное поле катушки тем сильнее, чем больше ампервитков прихо­дится на единицу ее осевой длины.

B и вектора намагниченности M .

В магнетиках (магнитных средах) напряжённость магнитного поля имеет физический смысл «внешнего» поля, то есть совпадает (быть может, в зависимости от принятых единиц измерения, с точностью до постоянного коэффициента, как например в системе СИ, что общего смысла не меняет) с таким вектором магнитной индукции, какой «был бы, если магнетика не было».

Например, если поле создаётся катушкой с током , в которую вставлен железный сердечник, то напряжённость магнитного поля H внутри сердечника совпадает (в СГС точно, а в СИ – с точностью до постоянного размерного коэффициента) с вектором B 0 , который был бы создан этой катушкой при отсутствии сердечника и который в принципе может быть рассчитан исходя из геометрии катушки и тока в ней, без всякой дополнительной информации о материале сердечника и его магнитных свойствах.

При этом надо иметь в виду, что более фундаментальной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B . Именно он определяет силу действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и токи, а также может быть непосредственно измерен, в то время как напряжённость магнитного поля H можно рассматривать скорее как вспомогательную величину (хотя рассчитать её, по крайней мере, в статическом случае, проще, в чём и состоит её ценность: ведь H создают так называемые свободные токи , которые сравнительно легко непосредственно измерить, а трудно измеримые связанные токи – то есть токи молекулярные и т. п. – учитывать не надо).

Правда, в обычно используемое выражение для энергии магнитного поля (в среде) B и H входят почти равноправно, но надо иметь в виду, что в эту энергию включена и энергия, затраченная на поляризацию среды, а не только энергия собственно поля . Энергия магнитного поля как такового выражается только через фундаментальное B . Тем не менее видно, что величина H феноменологически и тут весьма удобна.

Заявка на патент США для удаления остаточной намагниченности в датчике данных. Заявка на патент (заявка № 20050200997, выданная 15 сентября 2005 г.)

Заявляемое изобретение в целом относится к области систем магнитной записи и передачи, а более конкретно, но не в качестве ограничения, к устройству и способу удаления остаточной намагниченности в преобразователе данных.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Магнитные преобразователи данных используются для передачи данных в виде магнитных импульсов.Такие преобразователи (головки) обычно содержат катушку, которая окружает магнитопроницаемую полюсную конструкцию.

Двунаправленные изменяющиеся во времени токи передачи данных, подаваемые на катушку, приводят к передаче соответствующих двунаправленных изменяющихся во времени магнитных импульсов. В системе магнитной передачи импульсы обычно передаются через соответствующую среду на удаленный приемник. В устройстве хранения данных такие импульсы обычно используются для магнитной ориентации носителя записи, такого как диск.

Было замечено, что после подачи последовательности токов передачи данных магнитопроницаемый полюс преобразователя может проявлять остаточный магнетизм. То есть магнитные домены внутри полюса располагаются не по существу случайным образом, а более или менее обычно выровнены вдоль определенного осевого направления.

Такой остаточный магнетизм имеет тенденцию к естественному затуханию и со временем возвращается к желаемому чистому случайному выравниванию. Однако в течение этого интервала затухания выровненный магнетизм полюса может неблагоприятно повлиять на работу преобразователя, внося шум в последующие передачи.Когда преобразователь используется для записи данных на носитель, такое намагничивание может нежелательно стирать данные, ранее записанные на носитель, когда носитель перемещается рядом с преобразователем.

Несмотря на то, что в данной области техники были предложены различные подходы к решению проблемы остаточного магнетизма в преобразователе, тем не менее сохраняется постоянная потребность в совершенствовании техники, и именно на такие усовершенствования направлено настоящее изобретение.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом направлено на устройство и способ удаления остаточной намагниченности в преобразователе данных.

Способ предпочтительно включает в себя измерение остаточной намагниченности полюса преобразователя данных, установленного путем подачи тока передачи данных для передачи данных, например, на носитель записи. Кроме того, способ предпочтительно включает удаление упомянутой остаточной намагниченности путем подачи на преобразователь тока размагничивания, который уменьшается до конечной величины в соответствии с выбранным профилем.

Предпочтительно этап удаления включает подачу двунаправленного изменяющегося во времени тока выбранной частоты на преобразователь, который сужается до конечной величины.Величина двунаправленного изменяющегося во времени тока предпочтительно уменьшается линейно, экспоненциально или ступенчато. Частота двунаправленного изменяющегося во времени тока также может быть изменена по мере того, как ток сужается до конечной величины.

Устройство предпочтительно включает схему датчика, которая определяет остаточную намагниченность полюса преобразователя данных, установленную путем подачи тока передачи данных для передачи данных, например, на носитель записи. Устройство также предпочтительно включает в себя генератор тока размагничивания, соединенный с измерительной цепью, который удаляет указанную остаточную намагниченность путем подачи на преобразователь тока размагничивания, выбранного в зависимости от измеренной остаточной намагниченности.

Устройство также предпочтительно содержит генератор тока записи данных, который подает указанные токи записи на преобразователь до срабатывания схемы считывания. Предпочтительно схема датчика обнаруживает ток, индуцированный остаточным магнетизмом в проводнике, соединенном с полюсом.

Как и прежде, генератор тока размагничивания предпочтительно подает двунаправленный изменяющийся во времени ток выбранной частоты, включая изменяющуюся частоту, на преобразователь, который сужается до конечной величины линейно, экспоненциально или ступенчато.Предпочтительно устройство реализовано в одном устройстве с интегральной схемой предусилителя/драйвера.

Эти и различные другие особенности и преимущества, которые характеризуют заявленное изобретение, станут очевидными после прочтения следующего подробного описания и просмотра соответствующих чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой вид сверху устройства хранения данных, сконструированного и работающего в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения.

РИС. 2 представляет собой представление функционального блока устройства хранения данных по фиг. 1.

РИС. 3 представляет собой вертикальное изображение в разрезе одной из головок и связанной с ней дисковой поверхности устройства, показанного на фиг. 1.

РИС. 5 представляет собой представление функционального блока соответствующих частей схемы драйвера предварительного усилителя устройства по фиг. 1.

РИС. 6 графически представлены токи передачи данных, подаваемые на головку фиг.3 по схеме фиг. 4 в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления.

РИС. 7 представляет собой блок-схему процедуры РАЗМАГНИЧИВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, иллюстрирующую этапы, выполняемые в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления для обнаружения и удаления остаточной намагниченности в головке, показанной на ФИГ. 3.

РИС. 8 графически представлены примерные токи размагничивания, которые могут быть выборочно применены процедурой, показанной на фиг. 7.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

РИС. 1 представлен вид сверху устройства хранения данных , 100, , сконструированного в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения.Устройство хранения данных предпочтительно характеризуется как дисковый накопитель такого типа, который магнитно хранит и извлекает цифровые данные из и на главное устройство.

Закрытый корпус 101 определяет внутреннюю окружающую среду для устройства 100 . Корпус 101 образован парой по существу плоских элементов корпуса, включая основание 102 и верхнюю крышку 104 (показана в частичном разрезе на ФИГ.1).

Основание 102 поддерживает шпиндельный двигатель 106 , который вращает множество дисков для хранения данных (носителей) 108 с постоянной высокой скоростью в направлении 109 . Поворотный привод 110 поддерживает соответствующее количество преобразователей данных 112 (головок записи) на смежных поверхностях записи данных дисков 108 . Головки 112 гидродинамически поддерживаются рядом с поверхностями дисков за счет рециркулирующих потоков жидкости, создаваемых высокоскоростным вращением дисков 108 .

Привод 110 вращается посредством подачи тока на катушку привода 114 двигателя звуковой катушки (VCM) 116 . Когда исполнительный механизм , 110, вращается, головки , 112, выравниваются с дорожками данных, заданными на поверхности диска, для выполнения записи и считывания данных в сектора данных на дорожках и из них соответственно.

РИС. 2 представлена ​​обобщенная функциональная блок-схема устройства 100 хранения данных.Электроника управления, показанная на фиг. 2, в основном предусмотрены на печатной плате связи и управления (PCB), установленной на нижней стороне основания 102 (и, следовательно, не видны на фиг. 1).

Программируемый контроллер 120 обеспечивает управление устройством верхнего уровня 100 . Контроллер 120 взаимодействует с главным устройством (не показано) через интерфейсную (I/F) схему 122 . Схема I/F , 122, включает в себя буфер (не показан), который временно сохраняет данные во время передачи между хостом и дисками , 108, .

Канал чтения/записи (R/W) 124 взаимодействует со схемой предусилителя/драйвера (предусилитель) 126 для записи данных на диски 108 во время операции записи и для восстановления данных, ранее сохраненных на дисках 108 во время операции чтения. Предусилитель 126 крепится сбоку от привода 110 (РИС. 1) и сообщается с головками 112 через гибкие подвесные (FOS) проводники 128 (РИС.1).

Цепь сервопривода 130 использует данные сервоуправления, полученные от поверхностей дисков, для обеспечения позиционного управления головками 112 . Цепь сервопривода 130 подает команды тока на драйвер 132 управления VCM для подачи подходящих токов на VCM 114 для позиционирования головок 112 .

Предполагается, что устройство 100 сконфигурировано для выполнения перпендикулярной записи, как показано на фиг.3, хотя заявленное изобретение этим не ограничивается. Каждая головка 112 характеризуется как перпендикулярная записывающая головка, имеющая стержень 134 записи, стержень возврата 136 и катушку 138 записи, которая окружает стержень 134 записи. Соответствующий диск 108 , примыкающий к головке 112 , включает жесткий записывающий слой 140 , наложенный на мягкий возвратный слой 142 . Слой , 142, , в свою очередь, расположен на слое подложки, который не показан для ясности.

При передаче (записи) данных на катушку записи 138 через предусилитель 126 и проводники FOS 128 подаются двунаправленные переменные во времени токи передачи данных. Эти токи передачи данных, также называемые токами записи, создают соответствующее модулированное магнитное поле, которое обычно простирается от полюса записи 134 вниз через записывающий слой 140 , через обратный слой 142 , а затем снова возвращается вверх. через записывающий слой к обратному полюсу 136 , представленному путем 144 .

Относительные площади поперечного сечения записывающего полюса 136 и обратного полюса 134 выбираются таким образом, чтобы плотность потока поля от записывающего полюса 136 была достаточной для переориентации локализованной намагниченности записывающего слоя 140 в направлении, нормальном к направлению движения диска 108 относительно головки (т. е. вверх или вниз согласно фиг. 3). В то же время обратное поле, которое входит в обратный полюс , 136, , имеет достаточно меньшую плотность потока, чтобы не нарушать существующую намагниченность записывающего слоя , 140, .

Во время работы проблема, которая наблюдалась при использовании перпендикулярных записывающих головок, таких как 112 на ФИГ. 3 показан остаточный магнетизм в структуре головки 112 , в частности полюса записи 134 , по завершении операции записи. Этот остаточный магнетизм возникает из-за того, что магнитные домены внутри полюса , 134, более или менее обычно ориентированы вдоль определенного осевого направления вместо желаемой, по существу случайной ориентации.

Когда остаточная намагниченность достаточно выражена, такая намагниченность может нежелательным образом стереть данные, ранее записанные на носитель, когда носитель перемещается рядом с датчиком, как показано на РИС. 4. Более конкретно, на фиг. 4 показан сигнал считывания 150 , построенный в зависимости от времени по оси x 152 и амплитуды по оси y 154 для данных, записанных и впоследствии преобразованных головкой 112 с использованием магниторезистивного (MR) считывающего элемента (не показан). на фиг.3).

Как видно из фиг. 4 видно, что после записи данных в область 156 остаточный магнетизм в полюсе записи 134 частично стер ранее сохраненные данные в области 158 . Существенно уменьшенное отношение сигнал/шум (SNR) в области 158 увеличивает сложность восстановления этой части данных из сигнала 150 считывания.

Соответственно, на фиг. 5 представлен функциональный блок соответствующих частей предусилителя , 126, , который сконфигурирован для выборочной подачи тока размагничивания на головку , 112, по завершении события записи.Предусилитель 126 включает в себя буфер 160 , который получает входные данные от канала R/W 124 и сервосхемы 130 .

Канал R/W 124 предоставляет данные для записи на диски 108 с хоста. Схема сервопривода 130 подает управляющие входы (в виде многобитных управляющих слов) для настройки предусилителя 126 во время работы, такой как выбор головки, величина тока записи, величина тока смещения считывания и т. д.

Генератор тока записи данных 162 обеспечивает пиковую величину тока записи, используемую во время обычных операций записи данных. Блок сериализатора 164 сериализует данные, чтобы обеспечить сигнал без возврата к нулю (NRZ). Таким образом, ток записи от генератора , 162, тока записи подается на головку , 112, блоком управления , 166, с реверсированием тока, как диктуется сигналом NRZ. Следует отметить, что хотя на фиг.4, следует понимать, что блок управления , 166, включает в себя схему выбора (не показана отдельно), которая выборочно подключается к каждой из различных головок , 112, по очереди, как определено сервосхемой , 130 .

Предусилитель 126 дополнительно включает в себя генератор тока размагничивания 168 , который, как поясняется ниже, выборочно подает последовательность тока размагничивания на головку 112 по завершении события записи.Генератор 168 тока размагничивания предпочтительно получает входные данные от схемы 170 измерения остаточной намагниченности и тактового генератора 172 , которые предпочтительно содержатся в предварительном усилителе 126 . Работой генератора тока размагничивания 168 можно управлять либо на кристалле, либо управляющими входами от сервосхемы 130 , по желанию. Таким образом, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления предусилитель , 126, сконфигурирован для выполнения всей операции размагничивания адаптивным, автономным образом.

РИС. 6 представлен ряд альтернативных профилей тока 174 , 176 и 178 , которые подаются на головку 112 предусилителем 126 в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения. Профили 74 , 176 , 178 построены относительно общего прошедшего времени по оси x 180 и общей амплитуды по оси y 182 .

Для каждого профиля время, прошедшее с t 0 до t 1 , обычно представляет собой время, в течение которого к головке 112 подаются двунаправленные изменяющиеся во времени токи записи для записи данных на соответствующий диск 108 , как обеспечивается генератором , 162, тока записи и сериализатором , 164, на фиг.5. Таким образом, величина в этом интервале представляет собой пиковую величину, установленную генератором тока записи 162 как для положительных, так и для отрицательных переходов.

В момент времени t 1 предусилитель 126 подает вышеупомянутый ток размагничивания, который представляет собой двунаправленный, изменяющийся во времени ток с пиковой величиной, которая сужается до конечной величины (предпочтительно близкой к нулю) в момент времени t 2 линейным (кривая 160 ), экспоненциальным (кривая 162 ) или ступенчатым образом (кривая 164 ).

Частота, с которой подается переменный ток, устанавливается относительно часов 172 и предпочтительно значительно выше, чем частота, с которой записываются данные (интервал от t 0 до t 1 ). Эта частота может быть установлена ​​на выбранное значение или может изменяться по желанию (например, непрерывно увеличиваясь) по мере того, как ток сужается до конечной величины. Другие характеристики тока размагничивания, такие как продолжительность и форма, также выбираются контролируемо по желанию.Таким образом, любая остаточная намагниченность полюса записи , 134, (фиг. 3) по существу удаляется по завершении события записи.

РИС. 7 представлена ​​обобщенная блок-схема процедуры 200 РАЗМАГНИЧИВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, иллюстрирующая этапы, выполняемые предусилителем 126 в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления. Процедура предпочтительно выполняется как часть процесса настройки/калибровки устройства 100 , а также предпочтительно выполняется во время нормальной последующей работы устройства.

На этапе 202 к головке 112 сначала прикладывают токи записи для записи выбранного набора данных на соответствующий диск 108 . Во время калибровки устройства 100 этот этап предпочтительно проводить на специальном испытательном треке, подходящем для этой цели. По завершении этапа записи предусилитель 126 переходит к этапу 204 для определения остаточной намагниченности в головке 112 , индуцированной этапом 202 .Это можно осуществить различными способами.

В одном предпочтительном подходе этап 204 влечет за собой снятие тока записи с головки 112 и контроль записывающей катушки 138 на предмет характеристики сигнала такой остаточной намагниченности. В зависимости от конструкции головки ток и/или отклик по напряжению катушки записи 138 могут быть сопоставлены схемой измерения остаточного магнитного поля 170 с наличием неслучайного магнитного состояния из-за связи записи катушка 138 к полюсу записи 134 .

В другом предпочтительном подходе диск 108 может вращаться рядом с головкой 112 , и при следующем обороте подается сигнал обратного считывания, такой как сигнал 150 на фиг. 4 получается, когда считываются ранее записанные данные с дорожки. Характеристики SNR для части дорожки, непосредственно следующей за частью, записанной на этапе , 202, , оцениваются схемой считывания , 170, , чтобы определить, произошло ли падение мощности сигнала, указывающее на остаточную намагниченность.

В ответ на измеренную остаточную намагниченность процедура переходит к этапу 206 , на котором выбирается соответствующий профиль тока размагничивания и применяется для его удаления. Предпочтительно выбирается первый профиль и применяется к головке , 112, , при этом этот первый профиль имеет выбранную характеристику сужения величины (например, линейную, экспоненциальную и т. д.), частоту, продолжительность времени и т. д. В зависимости от времени, необходимого для определения остаточной намагниченности, дополнительные токи записи могут быть приложены во время операции этапа , 206, до подачи тока размагничивания.

Этап принятия решения 208 определяет, успешно ли приложение выбранного профиля тока размагничивания удалило намагниченность с головки 112 , предпочтительно путем выполнения некоторой части этапа 204 измерения . Если нет, последовательность операций переходит к этапу 210 , где настраивается профиль, а затем повторяются этапы с 202 по 208 . Как только выбранный профиль считается успешным, выбранный профиль сохраняется на этапе , 212, и впоследствии используется по завершении каждого события записи.Затем процедура заканчивается на шаге 214 .

Следует отметить, что после выбора начального профиля он впоследствии предпочтительно используется при завершении каждого события записи. В конце каждой области данных (сектора), в которую записываются данные, предусмотрены соответствующие поля заполнения, чтобы можно было использовать ток размагничивания без опасности перезаписи ранее записанных данных. Процедура 200 после этого выполняется во время нормального использования устройства при каждой операции записи, тем самым непрерывно оценивая и адаптируя профиль тока размагничивания с течением времени для существующих условий окружающей среды.

РИС. 8 графически иллюстрирует две различные кривые 220 и 222 тока размагничивания, построенные в зависимости от общего времени по оси x 224 и общей амплитуды по оси y 226 . Эти кривые показывают, как можно успешно использовать различные профили, выбранные предусилителем 126 ; кривая 220 имеет относительно большое истекшее время и использует другие характеристики сужения и частоты по сравнению с кривой 222 .

Используя процедуру, показанную на РИС. 7, оптимальный профиль может быть выбран и поддерживаться предусилителем 126 для каждой головки 112 . Следует отметить, что оптимальный профиль может включать ряд различных адаптивных характеристик, включая изменения частоты тока размагничивания (включая увеличение частоты) по мере того, как ток сужается до конечной величины. Оптимальный профиль также может быть изменен для каждого напора с течением времени из-за изменений в окружающей среде или других факторов.

Как упоминалось выше, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления предусилитель 126 является по существу «автономным» в том смысле, что блок управления 166 , схема 170 измерения остаточной намагниченности и генератор тока размагничивания 168 взаимодействуют для автоматического и адаптивно отрегулируйте профиль размагничивания по мере необходимости, чтобы свести к минимуму присутствие остаточной намагниченности. В других предпочтительных вариантах осуществления сенсорные данные передаются сервосхеме 130 , и, в ответ, сервосхема 130 подает соответствующие входные управляющие сигналы на предусилитель 126 для установления характеристик профиля.

Теперь будет понятно, что настоящее изобретение, как оно воплощено здесь и как заявлено ниже, в целом направлено на устройство и способ удаления остаточной намагниченности из преобразователя (такого как 112 ).

Способ предпочтительно включает в себя этапы измерения остаточной намагниченности полюса преобразователя данных, установленного путем подачи тока записи для записи данных на носитель записи (например, на этапе 204 ), и удаления указанной остаточной намагниченности путем подачи преобразователь с током размагничивания, который уменьшается до конечной величины в соответствии с выбранным профилем (например, на шаге 206 ).

Предпочтительно этап удаления включает подачу двунаправленного изменяющегося во времени тока выбранной частоты на преобразователь, который сужается до конечной величины (например, 220 , 222 ). Величина двунаправленного изменяющегося во времени тока предпочтительно уменьшается линейно, экспоненциально или ступенчато (например, 174 , 176 , 178 ).

Устройство предпочтительно включает схему датчиков (например, 170 ), которая измеряет остаточную намагниченность полюса (например, 134 ) преобразователя данных (например, 112 ), установленную приложением тока записи к записать данные на носитель записи.Кроме того, устройство предпочтительно включает в себя генератор тока размагничивания (такой как 168 ), соединенный с измерительной схемой, которая удаляет указанную остаточную намагниченность путем подачи на преобразователь тока размагничивания, выбранного в зависимости от измеренной остаточной намагниченности.

Устройство также предпочтительно содержит генератор тока записи данных (такой как 162 ), который подает указанные токи записи на преобразователь до срабатывания схемы считывания.Предпочтительно схема датчика обнаруживает ток, индуцированный остаточным магнетизмом в проводнике (таком как 128 ), соединенном с полюсом.

Как и прежде, генератор тока размагничивания предпочтительно подает на преобразователь двунаправленный изменяющийся во времени ток выбранной частоты, который сужается до конечной величины линейно, экспоненциально или ступенчато.

Для целей прилагаемой формулы изобретения следует понимать, что указанное первое средство соответствует раскрытой схеме измерения остаточной намагниченности , 170, на фиг.4 и их эквиваленты. Следует понимать, что второе средство соответствует генератору 168 тока размагничивания, который работает независимо или в сочетании с управляющими входами, подаваемыми сервосхемой 130 , и их эквивалентами. Следует понимать, что указанный «ток передачи данных» включает ток, подаваемый на преобразователь данных для передачи данных либо на соседний носитель записи, либо на удаленный приемник.

Следует понимать, что, несмотря на то, что многочисленные характеристики и преимущества различных вариантов осуществления настоящего изобретения были изложены в предшествующем описании вместе с подробностями структуры и функции различных вариантов осуществления изобретения, это подробное описание носит иллюстративный характер. только, и изменения могут быть сделаны в деталях, особенно в вопросах структуры и расположения частей в рамках принципов настоящего изобретения в полной мере, указанной широким общим значением терминов, в которых выражена прилагаемая формула изобретения.Например, конкретные элементы могут варьироваться в зависимости от конкретного применения корпуса без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения.

Кроме того, хотя описанные здесь варианты осуществления направлены на удаление остаточной намагниченности в перпендикулярной записывающей головке устройства хранения данных, используемого для записи данных на соседний носитель записи, специалистам в данной области техники будет понятно, что заявленный предмет не ограничен таким образом, и могут быть использованы различные другие приложения, такие как системы передачи данных, в которых данные передаются на удаленный приемник, без отклонения от сущности и объема заявленного изобретения.

Страница не найдена » NDT Supply

Страна

Страна * Соединенные Штаты объединенное Королевство Афганистан Албания Алжир американское Самоа Андорра Ангола Ангилья Антарктида Антигуа и Барбуда Аргентина Армения Аруба Австралия Австрия Азербайджан Багамы Бахрейн Бангладеш Барбадос Беларусь Бельгия Белиз Бенин Бермуды Бутан Боливия Босния и Герцеговина Ботсвана Остров Буве Бразилия Британская территория Индийского океана Бруней-Даруссалам Болгария Буркина-Фасо Бурунди Камбоджа Камерун Канада Кабо-Верде Каймановы острова Центрально-Африканская Республика Чад Чили Китай Остров Рождества Кокосовые (Килинг) острова Колумбия Коморы Конго Конго, Демократическая Республика Острова Кука Коста-Рика Берег Слоновой Кости Хорватия (местное название: Hrvatska) Куба Кипр Чешская Республика Дания Джибути Доминика Доминиканская Республика Восточный Тимор Эквадор Египет Сальвадор Экваториальная Гвинея Эритрея Эстония Эфиопия Фолклендские (Мальвинские) острова Фарерские острова Фиджи Финляндия Франция Франция, митрополит Французская Гвиана Французская Полинезия Южные Французские Территории Габон Гамбия Грузия Германия Гана Гибралтар Греция Гренландия Гренада Гваделупа Гуам Гватемала Гвинея Гвинея-Бисау Гайана Гаити Острова Херд и Макдональд Святой Престол (город-государство Ватикан) Гондурас Гонконг Венгрия Исландия Индия Индонезия Иран (Исламская Республика) Ирак Ирландия Израиль Италия Ямайка Япония Иордания Казахстан Кения Кирибати Корея, Народно-Демократическая Республика Корея, Республика Кувейт Кыргызстан Лаосская Народно-Демократическая Республика Латвия Ливан Лесото Либерия Ливийская арабская джамахирия Лихтенштейн Литва Люксембург Макао Македония, Бывшая Югославская Республика Мадагаскар Малави Малайзия Мальдивы Мали Мальта Маршалловы острова Мартиника Мавритания Маврикий Майотта Мексика Микронезия, Федеративные Штаты Молдова, Республика Монако Монголия Монтсеррат Марокко Мозамбик Мьянма Намибия Науру Непал Нидерланды Нидерландские Антильские острова Новая Каледония Новая Зеландия Никарагуа Нигер Нигерия Ниуэ Остров Норфолк Северные Марианские острова Норвегия Оман Пакистан Палау Панама Папуа – Новая Гвинея Парагвай Перу Филиппины Питкэрн Польша Португалия Пуэрто-Рико Катар Воссоединение Румыния Российская Федерация Руанда Сент-Китс и Невис Сент-Люсия Святой Винсент и Гренадины Самоа Сан-Марино Сан-Томе и Принсипи Саудовская Аравия Сенегал Сейшелы Сьерра-Леоне Сингапур Словакия (Словацкая Республика) Словения Соломоновы острова Сомали Южная Африка Южная Джорджия, Южные Сандвичевы острова Испания Шри-Ланка св.Елена Сен-Пьер и Микелон Судан Суринам Шпицберген и острова Ян-Майен Свазиленд Швеция Швейцария Сирийская Арабская Республика Тайвань Таджикистан Танзания, Объединенная Республика Таиланд Идти Токелау Тонга Тринидад и Тобаго Тунис Турция Туркменистан острова Теркс и Кайкос Тувалу Уганда Украина Объединенные Арабские Эмираты Малые отдаленные острова США Уругвай Узбекистан Вануату Венесуэла Вьетнам Виргинские острова (Британия) Виргинские острова (США) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара Йемен Югославия Замбия Зимбабве

Почему и как размагничивать компоненты двигателя

By Джим Тэпп
Менеджер по техническим услугам Goodson на пенсии

В службу технической поддержки поступает много вопросов о размагничивании компонентов двигателя.Если вы выполните поиск в Интернете, вы найдете много разной информации. Некоторые источники говорят, что это не так уж важно, некоторые говорят, что это необходимо. Поскольку нам часто задают эти вопросы, я подумал, что тоже могу высказаться по этому поводу.

На мой взгляд, не размагничивать компоненты, над которыми вы работали, это как принять ванну, а затем снова надеть грязную одежду. Не имеет большого смысла и сводит на нет всю хорошую работу, которую вы только что проделали. Так вот. Это мое мнение о том, следует ли размагничивать компоненты:

Ремонт компонентов двигателя без удаления остаточного магнетизма крайне опасен.

Магнетизм возникает в компонентах двигателя двумя способами.

  • Преднамеренное введение магнитного поля в деталь с целью магнитопорошкового контроля (Magnafluxing).
  • Намагничивание деталей при нагревании и/или трении, например, при выходе из строя подшипника шатуна. Это наиболее распространенный способ введения магнетизма в детали двигателя.

Обратной стороной этого, и я пытаюсь это подчеркнуть, является то, что если не снять магнетизм с затронутых частей, вероятность отказа двигателя возрастает.Представьте себе магнитный шатун в вашем двигателе. Он собирает все металлические частицы и использует их для шлифовки вашей машины.

Так как же определить наличие магнетизма? Измерить. Магнитные поля измеряются в гауссах, и датчик, используемый для их измерения, представляет собой индикатор магнитного поля (Goodson # MFI-10010 ). Чтобы увидеть, есть ли у ваших компонентов остаточный магнетизм, просто поднесите индикатор поля к детали. Если он не показывает «0», у вас есть магнетизм.

Размагничивание осуществляется путем размыкания поля постоянного тока (постоянного тока) полем переменного тока (переменного тока). Это возможно при использовании стола размагничивания переменного тока (Goodson #SPD-46 ). Положите деталь на стол и включите машину. Вы заметите сильную вибрацию. Это переменный ток, притягивающий и отталкивающий часть. Пока машина работает, медленно отодвиньте деталь от стола на расстояние около двух футов. Выключите демагнитный стол и перепроверьте деталь с индикатором магнитного поля.Если показание не равно «0», повторяйте процедуру до тех пор, пока оно не станет равным.

Помните, что если у вас есть вопросы, Goodson Techxperts всегда рядом, достаточно позвонить по телефону ( 1-800-533-8010 ) с понедельника по пятницу с 8:00 до 17:00 (центральное). Вы также можете связаться с техническими специалистами по электронной почте.

Восстановительное химическое размагничивание: новый подход к магнитной очистке на примере рифовых известняков | Земля, планеты и космос

RCD — это метод, в котором вместо сильной кислоты используется восстановительный травитель.Он основан на характеристиках ионов железа: двухвалентное железо (Fe 2+ ) растворимо в воде, а трехвалентное железо (Fe 3+ ) – нет (Киршвинк, 1981). Вторичные магнитные минералы, образующиеся в кислородных условиях, такие как гетит или пигментный гематит, которые осаждаются в пустотах между частицами образцов, состоят из Fe 3+ . Когда такие магнитные минералы подвергаются воздействию восстановителей, трехвалентное железо восстанавливается до двухвалентного железа, и, таким образом, минералы растворяются в растворе.

Новый метод химического размагничивания

В этом исследовании мы разрабатываем два пункта усовершенствования и предлагаем новый метод химического размагничивания. Во-первых, вместо сильной кислоты в качестве травителя применяется сильный восстановитель. Сила восстановителя часто представлена ​​pE, окислительно-восстановительным потенциалом. Чем ниже pE, тем сильнее восстановитель. Окисляющая частица стабильна при низком pE, а именно двухвалентное железо более стабильно, чем трехвалентное. Травитель должен иметь низкий pE и почти нейтральный pH.На рисунке 1 показана диаграмма равновесия pE в зависимости от pH системы Fe-S-H 2 O, модифицированная Гаррелсом и Кристом (1965) и Хеншоу и Мерриллом (1980). На диаграмме присутствуют магнитные минералы, которые могли бы быть отнесены к осадочным породам, хотя образцы в данном исследовании не содержат сульфидов железа.

Рис. 1

Диаграмма равновесия pH в зависимости от pE системы Fe–S–H 2 O, измененная по данным Garrels and Christ (1965) и Henshaw and Merrill (1980). pH и pE восстановительного травителя должны быть скорректированы так, чтобы график находился в области Fe 2+ .Символы кружка указывают на травитель, содержащий раствор аскорбиновой кислоты, забуференный бикарбонатом натрия. Символ треугольника указывает на решение KI

.

Мы выбрали два сильных восстановителя: аскорбиновую кислоту (C 6 H 8 O 6 ) и йодид калия (KI). Эти восстановители перечислены как самые сильные органические и неорганические восстановители, с которыми легко обращаться (Moeller, 1952; Fieser and Fieser, 1961). Дитионит часто использовался в исследованиях отложений для растворения железосодержащих минералов (например,г., Мехра и Джексон, 1958; Киршвинк 1981). Однако для палеомагнитных исследований нам необходимо обрабатывать большое количество образцов (объем:  ~ 10 см3) в свободном магнитном пространстве, в то время как для обработки дитионитом требуется система вытяжной камеры. Напротив, раствор аскорбиновой кислоты применим ко многим палеомагнитным образцам одновременно в магнитно-экранированном помещении без вытяжной камеры. Раствор аскорбиновой кислоты также безопасен для палеомагнитистов, не имеющих большого опыта в экспериментальной химии, и его можно легко утилизировать.Афонсо и др. (1990) показали, что магнетит и гематит растворялись в растворе аскорбиновой кислоты при контролируемых условиях концентрации и температуры. Они показали, что гематит растворялся при 25 °C, тогда как для растворения магнетита требовались более высокие температуры. Они также указали, что раствор с более высокой концентрацией быстрее растворяет магнетит и гематит. рН раствора аскорбиновой кислоты составляет примерно 2,5, значение, при котором растворяются карбонатные породы. Поэтому мы довели рН почти до нейтрального значения, используя бикарбонат натрия (NaHCO 3 ) в качестве буферного материала.Скорректированные растворы аскорбиновой кислоты имели значения, указанные кружками на рис. 1 (рЕ составляет от - 1,69 до - 0,85, а рН составляет от 5,5 до 6,5). Йодид калия является одним из самых популярных восстановителей в неорганической химии. Широко известно, что йодид-ион (I ) обладает сильной восстановительной реакцией и антиоксидантным действием. pH раствора KI составляет приблизительно 7 и имеет значение, указанное квадратом на рис. 1 (pE составляет приблизительно - 2,0, а pH составляет приблизительно 7.0).

Во-вторых, в этом исследовании была разработана и использована капельная подача травителя (рис. 2). Скорость потока травителя контролировали с помощью медицинского набора для капельной инфузии (Terufusion Infusion set, TI-J352P, TERUMO Co. Ltd.), который обеспечивал хороший контроль скорости раствора. Осадочные породы обычно приобретают CRM в результате осаждения магнитных минералов, связанных с прохождением воды через составляющие зерна, в основном, когда обнажение обнажения или вскоре после отложения. В проточной системе травитель непрерывно течет между осадочными зернами образца, эффективно восстанавливая ионы трехвалентного железа до ионов двухвалентного железа и быстрее вынося ионы двухвалентного железа, чем в состоянии без потока, таком как метод погружения, когда образец погружается в ионы двухвалентного железа. раствор в стакане, так как адвекция происходит быстрее, чем диффузия.Поскольку травитель непосредственно достигает осажденных вторичных магнитных минералов в пустотах между частицами образцов, ожидается, что RCD, а также химическое выщелачивание будут эффективными для удаления вторичных магнитных минералов, связанных с этими CRM.

Рис. 2

Принципиальная схема нового метода химического размагничивания с капельным аппаратом. Медицинская инфузионная трубка прикреплена для контроля скорости капания

Образцы

Образцы, использованные в настоящем исследовании, такие же, как те, что использовались Anai et al.(2017). Образцы представляют собой рифовые известняки, состоящие из частиц различных размеров, включая окаменелости кораллов с биокластическими структурами. Размер зерен матрицы составлял примерно 0,03–0,06 мм, а окаменелости, включенные в рифовые известняки, имели размер примерно 0,1–10 мм. Фации образцов представлены кораллово-биокластическими известняками и родолитовыми известняками. Образцы в основном были белыми, но их пустоты имели цвет от красновато-коричневого до желтовато-коричневого (рис. 5а). Проницаемость образцов составляла приблизительно 1 × 10 -9 м 2 .Мы готовили сестринские образцы из керна для каждого сравнительного эксперимента. Они были визуально похожи по цвету и пористости и, таким образом, вероятно, имели одинаковую степень диагенеза. Имена образцов состоят из названия участка (см. рис. 3), номера керна и номера образца.

Рис. 3

Магнитостратиграфия группы Рюкю на острове Миякодзима, Окинава, Япония (с изменениями из Anai et al. 2017). Широта виртуального геомагнитного полюса (ВГП) для каждого образца нанесена вдоль стратиграфической колонки.Образцы, используемые в настоящем исследовании, были взяты из этих мест. Геохронологические ограничения были предоставлены магнитостратиграфией и биостратиграфией

.

Эксперименты по химическому размагничиванию

Эффекты капания и погружения аскорбиновой кислоты

Было подготовлено пять образцов керна, которые были отобраны на пяти участках: два из пяти участков находились в коралловом известняке (участки N-10 и Cc-13) и три другие участки были в родолитовых известняках (участки Q-4, N-8 и Q-31-2).Из каждого из пяти образцов керна вырезали по четыре родственных образца. Четыре родственных образца использовались для экспериментов по капанию или погружению с аскорбиновой кислотой или травителями KI. Все эксперименты проводились при комнатной температуре. Изотермическая остаточная намагниченность (IRM) была придана двум родственным образцам в поле 3 Тл, параллельном оси Z образцов, с использованием импульсного намагничивающего устройства ASC Model IM10-30 (ASC Scientific). Измерения IRM были выполнены с использованием вращающегося магнитометра с феррозондовым датчиком SMM-85 (Natsuhara Giken) в Университете Кумамото.

Используемый травитель представлял собой 5% раствор аскорбиновой кислоты с доведенным pH 6,5 с помощью бикарбоната натрия и 5% раствором KI (pH = 7,0). Для экспериментов по каплеобразованию было разработано устройство (рис. 2), а скорость капания раствора была отрегулирована таким образом, чтобы травитель скапливался толщиной 10 мм над верхней поверхностью образца. Скорость капания составляла 15–17 мл/ч. IRM измеряли каждые 12 часов. Большое снижение ИРМ прекращалось на 72–96 ч во всех экспериментах, поэтому измерения проводились до 120 ч.

Родственный образец подвергали химическому размагничиванию с использованием обычной процедуры погружения: образец просто погружали в химический стакан с восстановительным травителем. Раствор доводили до тех же условий, что и в эксперименте с капанием. Количество травителя в стакане составляло 350 мл для погружения всего образца. IRM измеряли каждые 12 часов.

Образцы исследовали под оптическим микроскопом, чтобы сравнить изменение цвета в результате капельной обработки RCD.Анализы с помощью электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) проводились на необработанном образце с помощью HITACHI Miniscope TM3030Plus.

Капание аскорбиновой кислоты с различными концентрациями

Чтобы провести сравнение между изменениями в зависимости от концентрации травителя, образцы, полученные с помощью IRM, подвергались капанию аскорбиновой кислоты при различных концентрациях (5, 10, 15 и 20%) и IRM измеряли каждые 24 часа. IRM сообщали по оси Z образцов.Были подготовлены два образца керна, взятые с участка кораллового известняка (участок А-10) и другого участка родолитового известняка (участок N-8). Из каждого из двух образцов керна вырезали по четыре родственных образца.

Магнитные свойства горных пород до/после RCD

Эксперименты с магнитным полем пород были проведены для изучения взаимосвязи между эффектом RCD и содержащимися магнитными минералами. Было отобрано 12 кернов с 12 участков; 5 участков – кораллово-биокластические известняки (участки М-12, А-10, П-16, Аа-18, Сс-14) и 7 участков – родолитовые известняки (участки Q-28, Q-43, Q-31, N-8, P-18, Q-43-2 и Dd-5).Из каждого из 12 образцов керна вырезали по два родственных образца. Один из сестринских образцов подвергался УЗО с капанием раствора аскорбиновой кислоты, а другой – без УЗО, для всех 12 жил. Эксперимент по получению IRM был впервые применен к этим образцам. IRM сообщали параллельно оси Z (оси цилиндра) образцов поэтапно до 3,0 Тл, и на каждом этапе измеряли остаточную намагниченность.

После эксперимента по получению IRM образцам придавали три направленных компонента IRM, которые не размагничивались между экспериментами.Для получения направленного IRM магнитное поле 3,0 Тл прикладывалось к оси Z образцов, а затем поле 1,0 Тл прикладывалось к оси Y. Наконец, к оси X прикладывали поле 0,3 Тл. Образцы, полученные с помощью IRM, подвергали термическому размагничиванию с помощью TDS-1 (Natsuhara Giken) с шагом от 25–50 °C до 700 °C.

Принципы магнетизма | Магнитные продукты и услуги

Принципы магнетизма

Принципы магнетизма и блуждающих токов  во вращающихся механизмах
    Павел И.Nippes, P.E., президент компании Magnetic Products and Services, Inc.

Введение

Эта статья представляет собой набор информации, которая должна быть полезна для понимания магнетизма в машинах. Его также можно использовать в качестве справочного руководства для инженеров и техников относительно принципов магнетизма и способов его измерения и устранения. Кратко остановимся на некоторых эффектах магнетизма, таких как блуждающие токи. Включена таблица, в которой показаны допустимые уровни магнетизма в турбомашинах, основанные на полевом опыте MPS.

Основные понятия и определения

Магнитное поле может быть представлено линиями индукции или линиями потока. Эти линии невидимы и создаются намагниченным материалом или электрическими токами. Магнитные поля имеют электрическую природу, и магнитное поле, создаваемое длинной прямой линией тока, моделируется на рисунке 1.

Линии потока непрерывны и существуют в виде замкнутых контуров. Единица магнитного потока называется Максвеллом (линия).Плотность магнитного потока (В) в любой точке определяется как количество линий, проходящих через площадь, перпендикулярную направлению линий потока. Плотность магнитного потока (В) называется гаусс (количество линий на квадратный сантиметр), которая является векторной величиной (величиной и направлением в любой точке). Единицей плотности потока (B) является гаусс, что соответствует одной линии на квадратный сантиметр (или 6,54 линии на квадратный дюйм).

Важно понимать, что линии потока всегда образуют замкнутые пути вокруг линий тока, которые их производят.

Поле, создаваемое прямой линией тока, прямо пропорционально величине тока и обратно пропорционально перпендикулярному (радиальному) расстоянию от линии тока. Это также связано со свойством, определяемым как проницаемость среды, в которой существует поле, обычно окружающее линию тока.

Проницаемость сильно различается среди материалов. Они также могут варьироваться в пределах данного материала, будучи нелинейными в зависимости от напряженности магнитного поля.

Рис. 1: Упрощенное представление магнитного поля вокруг длинного прямого проводника

Для простой конфигурации на рис. 1:

.

                    B = 0,0787 (m r I/r)
      Где:     B = плотность потока (Гаусс)
mr = относительная воздухопроницаемость
I = ток (ампер)
r = Радиальное расстояние (дюймы).

Пока проницаемость остается постоянной, поля, создаваемые любым количеством линий тока, складываются. Результирующее поле для двух длинных линий тока в одном и в противоположных направлениях показано на рисунке 2.

Рис. 2    Слева показаны комбинированные диаграммы магнитного поля двух параллельных проводников, а справа показано, когда токи идут в противоположных направлениях

Поле, существующее между двумя проводами, по которым течет ток в одном направлении, слабое, и это создает силу, притягивающую провода друг к другу (токи в одном направлении имеют силы притяжения).Когда по двум проводам текут токи в противоположных направлениях, существующее поле велико, и это создает силу, отталкивающую провода друг от друга (токи в противоположных направлениях имеют силы отталкивания). Поля, связанные с одним витком тока, показаны на рисунке 3. В трубке соленоида существуют сильные и относительно однородные поля, как показано на рисунке 4.

Рис. 3: Линии индукции вокруг кругового поворота

Рис. 4: Линии индукции вокруг соленоида

Конфигурация магнитного поля двух постоянных магнитов показана на рисунке 5.Магнит (a) имеет длинный путь возврата воздуха для магнетизма от одного конца северного полюса до конца южного полюса, поэтому магнетизм (плотность потока) слабый, в то время как магнит (b) имеет короткий путь возврата воздуха, поэтому магнетизм (плотность потока) интенсивна.

Рисунок 5: Диаграммы линий магнитного поля постоянных магнитов

А) Прутковый магнит

B) Подковообразный магнит

На рисунке 6 показаны невидимые картины магнитного поля, очерченные железными опилками.

Рисунок 6: Фотографии моделей магнитного поля железной пилки

A) Стержневой магнит

B) Ток в длинном прямом проводе

C) Ток в петле провода

Г) Ток в соленоиде

На рисунке 7 показана природа магнитного поля Земли.Генерируемый внешний магнетизм аналогичен тому, который создается большим стержневым магнитом, расположенным внутри центра Земли. Преобладающая теория состоит в том, что намагничивающая сила исходит от выровненных электронных спинов и вращений магмы в центре Земли.

Рисунок 7: Упрощенная схема магнитного поля Земли

Ферромагнитные материалы, такие как большинство сталей, обладают характеристиками гистерезиса. На рис. 8 показана типичная петля гистерезиса.Вертикальная ось (ордината) представляет плотность потока (B) внутри материала, а горизонтальная ось (абсцисса) представляет приложенную магнитную силу или MMF (H).

Рис. 8: Петля гистерезиса


Величина H связана с количеством наложенных ампер-витков, деленным на длину магнитной цепи. Магнитная цепь может состоять из комбинации стальных и воздушных путей, а MMF (или H) делится между различными сегментами пути в зависимости от длины сегмента пути и проницаемости.

Например, пусть H на рисунке 8 представляет собой часть общей МДС, которая воздействует на ферромагнитный материал или стальную деталь. Если сталь изначально не намагничена, она описывается точкой, обозначенной 0. Существует нулевое магнитное поле (B) с нулевой наложенной МДС (H). Если задана МДС, равная расстоянию 0-g, то состояние материала определяется точкой b. В этот момент в материале возникает поле, пропорциональное расстоянию g-b. Если затем МДС или поле возбуждения уменьшится до нуля, материальное состояние переместится в точку d.MMF равен нулю, но остается остаточный или остаточный магнетизм (Br).

Если MMF последовательно и неоднократно инвертируется, магнитные состояния материала следуют пути, называемому петлей гистерезиса, как показано.

Процедура размагничивания (также известная как размагничивание) куска стали для удаления его остаточного магнетизма состоит в многократном применении реверсивного и постепенно уменьшающегося МДС. Эффект показан на рисунке 9.

Рис. 9: Последовательные петли гистерезиса во время работы
размагничивания ферромагнитного образца


Процесс производит циклически уменьшающиеся уровни остаточного поля и, если все сделано правильно, заканчивается в начале координат, то есть в точке нулевого магнетизма.Это за исключением магнетизма Земли, который не может быть удален размагничиванием, его уровень колеблется от нуля до ½ гаусса при отсутствии поблизости магнитных структур или месторождений.

Некоторые полезные уравнения для расчета магнитных полей показаны на рисунке 10. Уравнения для расчета сил, вызванных магнитными полями, показаны на рисунке 11, а пример показан на рисунке 12.

Рисунок 10: Уравнения поля для нескольких простых конфигураций

А) Линия тока (в воздухе)

B) Катушка проводов с N витками, ток 1 ампер (по воздуху)

C) Стальная дорожка с малым воздушным зазором

        (Считается, что сталь имеет незначительное сопротивление флюсу)

B = Гаусс, I = Ампер, r = Дюймы, S = Дюймы, d = Дюймы


   Рис. 11: Силы, создаваемые магнитным полем

A) Сила на линии тока в магнитном поле

B) Силы между двумя линиями тока

C) Силы между двумя стальными поверхностями с флюсом между ними.(B считается однородным)

Рисунок 12: Силы, возникающие при размагничивании

NI = 4000 ампер-витков

при расстоянии 1/2 дюйма общий воздушный зазор составляет 1 дюйм в длину

(согласно рис. 10с)

В = (0.49 NI)/d Всего = (0,49)(4000)/(1/2 + 1/2) = 1960 г

(согласно рис. 11с)

F = 0,578 AB 2 10 -6 = (0,578)(10)(1960) 2 10 -6 = 22,2 #

при расстоянии 1/8 дюйма

B = 7840 Гс

F = 355 #

Магнетизм в машинах

Магнетизм в машинах является причиной многих ранее необъяснимых отказов машин.В частности, износ подшипников, уплотнений, зубчатых колес, муфт и цапф связывают с электрическими токами в машинах. Часто такие поезда или группы машин не содержат компонентов с электрическими обмотками или предполагаемым магнетизмом, то есть двигателей или генераторов.

С начала века производители электрооборудования признали и защитили от воздействия электрических токов вала. Для таких целей обычно использовалась изоляция подшипников.

Только с середины 1970-х годов полностью осозналась необходимость защитных мер для полностью механических систем. Эволюция турбинных и компрессорных систем в направлении высоких скоростей и массивных рам признана причиной нового источника проблем, связанных с магнитными полями.

Электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую через магнитные поля. Ротор обычного генератора по существу представляет собой магнит, который вращается таким образом, что поток его магнитного поля проходит через катушки обмоток.Удачное размещение катушек в пазах и другие конструктивные особенности приводят к преобразованию механической энергии в электрическую. Это создает электрическое напряжение и мощность в обмотках, которые затем подаются на электрическую нагрузку или в энергосистему.

Турбина, компрессор или любая другая вращающаяся машина, которая намагничена, ведет себя примерно так же. Детали из магнитной стали образуют магнитную цепь, а также обладают электропроводностью, поэтому генерируются напряжения, создающие локальные вихревые токи и блуждающие токи.Эти токи будут либо переменными, либо постоянными, и могут искрить или разряжать зазоры и поверхности раздела, вызывая искрение с инеем, искровыми дорожками и, в крайнем случае, сваркой. Они могут вызывать повышение температуры и причинять или инициировать серьезные повреждения.

Действие генератора происходит в результате относительного движения между магнитом и «проводниками». Следовательно, либо корпус машины, либо ротор могут быть намагничены, и одно и то же действие имеет место, когда между вращающейся и неподвижной частями возникает относительное движение.

Плотность магнитного поля в воздушном зазоре собранных и работающих двигателей и генераторов рассчитана на порядок от 7000 до 9000 Гс. Эти поля способны генерировать от ватт до мегаватт электроэнергии, в зависимости от скорости и размера генератора.

Уровни поля из-за остаточного магнетизма в турбомашинах возникают не из-за конструкции, а из-за производства, испытаний и условий окружающей среды. Они были измерены на поверхности и в зазорах разобранных частей машины на уровнях от 2 Гс до тысяч Гс.Они значительно увеличиваются в собранной машине, где магнитный материал обеспечивает хороший закрытый путь для магнетизма, а воздушные зазоры между деталями значительно уменьшаются. Эта комбинация может создать условия для генерации заметных паразитных напряжений и циркуляции повреждающих токов.

Есть несколько способов намагничивания стальных деталей машин. Помещение детали в сильное магнитное поле может оставить значительный остаточный магнетизм. Механический удар и высокая нагрузка на некоторые материалы также могут инициировать остаточное поле.

Некоторые методы создания кругового остаточного магнетизма состоят в прохождении электрического тока через компоненты. Ниже приведены известные примеры в порядке возрастания их действия:

1)     Постоянный ток в осевом направлении через вал создает круговой магнетизм в валу. Два очевидных источника этого тока и кругового магнетизма:

  • Преднамеренное намагничивание с высоким осевым током для проведения магнитопорошковой дефектоскопии
  • Наложение на вал аксиально ориентированного постоянного тока синхронной машины в результате замыкания на землю обмотки ротора или короткого замыкания.

2)     Неисправности электрической системы, связанные с выпрямленными источниками питания

3)     Молнии, разряды, которые по отдельности считаются вызывающими осанку, а также являются коварными источниками в намагничивании валов.

Использование электросварочных аппаратов и нагревателей на трубах и других деталях является обычным явлением, и при неправильном использовании они вызывают остаточный магнетизм.

Предметы, прошедшие магнитопорошковую дефектоскопию, часто сохраняют остаточный магнетизм из-за недостаточного или неправильного размагничивания после испытания.

Компоненты, соприкасавшиеся с магнитными держателями и магнитными основаниями, часто имеют несколько смежных полюсов остаточного поля.

Измерение поля и размагничивание

Магнитные поля измеряются с помощью устройств, называемых гауссметрами. Как следует из названия, эти измерители измеряют плотность магнитного потока в единицах гаусса. В большинстве измерителей используется датчик, работающий на «эффекте Холла». Этот тип зонда использует высокочастотные токи в своей полупроводниковой микросхеме для получения характеристики, пропорциональной магнитному полю.Обычно только самый кончик зонда чувствителен к полю.

Измеряются поля, которые проходят перпендикулярно поверхности полупроводника с эффектом Холла. Зонд на эффекте Холла отлично справляется с измерением постоянного (постоянного) магнитного поля. Его точность и интерпретация того, что считывается, если он используется для измерения переменных (переменных) полей, сомнительны и сомнительны.

Надежные измерения переменного тока в гауссах или миллигауссах обычно достигаются с использованием отдельной схемы в гауссметре и другого датчика, включающего в себя катушку датчика полей переменного тока.Его можно использовать на работающих машинах или в средах, содержащих переменные поля.

Магнитные поля имеют направленное направление: «север» на одном конце и «юг» на другом. Датчики на эффекте Холла чувствительны к направлению. Если щуп перевернут, отображается обратное показание, согласующееся с обнаружением либо северного, либо южного полюса. При цифровом замере автоматически указывается знак поля (+ или -). Аналоговые счетчики с нулевой центральной шкалой будут считывать показания слева или справа от нуля.Если одна сторона зонда (например, сторона с номером калибровки) всегда обращена в сторону от измеряемого объекта и называется северным полюсом, когда измеритель показывает положительное значение, устанавливается соглашение о расположении северного и южного полюсов, а также ориентация и путь магнетизма, который создает полюса.

Этот произвольный выбор северного полюса может противоречить установленному соглашению; однако его вполне достаточно для определения местоположения магнитных цепей и их сил намагничивания в целях размагничивания.Если важно согласие с установленным соглашением об идентификации полярности, сторона северного полюса идентифицированного эталонного магнита может быть использована для определения того, какая обращенная наружу сторона датчика Холла дает положительное показание магнитного поля, которое должно быть помечено как север.

Хороший гауссметр имеет средства калибровки для проверки правильности калибровки зонда, а также регулировки нуля. Процедура обнуления требует, чтобы зонд был временно помещен в «камеру нулевого гаусса».”Эти небольшие камеры экранируют поля рассеяния, в том числе поле Земли, так что реализуется истинное нулевое поле.   Это означает, что зоны сильного локального поля можно не учитывать. На рисунке 13 ниже показаны два предложения MPS Gauss Meter.

Рисунок 13:

Небольшие ручные «подарки» в виде компаса часто используются обслуживающим персоналом для грубой проверки детали или сборки, пока они еще находятся в рабочем состоянии.Опыт показал, что эти индикаторы могут быть очень неточными и склонными к поломке и не могут надежно обеспечивать правильную ориентацию и положение.

Оборудование, используемое для размагничивания, состоит из источника питания и электрических катушек, которые используются для создания магнитных полей. Источник питания должен иметь возможность производить переменный или постоянный ток. В режиме постоянного тока необходимо средство реверсирования, чтобы облегчить операцию понижения частоты. Система автоматического размагничивания MPS показана на рисунке 14 ниже.

Выходная мощность должна составлять не менее 15 000 ампер-витков, а при использовании нескольких конфигураций кабелей можно достичь еще более высоких значений напряженности поля. Катушки должны быть правильно рассчитаны на выходной ток, чтобы избежать перегрева изоляции. Сильные поля могут быть получены с несколькими витками, по которым текут большие токи, или с большим количеством витков, по которым течет слабый ток. Поле катушек прямо пропорционально произведению количества витков на ток (см. Рисунок 10).

Блоки размагничивания обычно имеют ручку для ручной регулировки значения выходного тока или начального уровня для автоматического понижения частоты.Когда используется выход переменного тока, поле по своей природе реверсируется с частотой электрической сети переменного тока (50 Гц или 60 Гц). Для больших или массивных компонентов высокочастотное реверсирование, производимое в режиме переменного тока, может генерировать поверхностные вихревые токи, которые препятствуют проникновению потока в деталь. В этих случаях требуется более медленная техника реверсирования постоянного тока. Агрегаты с полностью автоматическим даунциклингом лучше всего отвечают этому требованию. Чтобы использовать эти устройства, катушки должны быть ориентированы относительно размагничиваемой детали, установлен начальный уровень мощности и нажата кнопка запуска цикла.После этого автоматически активируется цикл размагничивания.

Для небольших деталей или деталей с тонкими стенками может быть эффективным стандартный ластик с магнитной лентой при правильном использовании. Эти устройства создают очень сильные локальные поля.

Методы измерения — в состоянии покоя

Процесс измерения магнитных полей требует тщательного анализа того, где можно получить наиболее значимые показания. На полностью собранных машинах выбор места выдачи несколько ограничен.Наиболее критическими зонами, как правило, являются зоны, включающие близкие зазоры между вращающимися и неподвижными элементами. Следовательно, измерения вокруг подшипников и уплотнений должны быть получены, когда это возможно. Также важны показания на концах валов, ступицах муфт, зубьях шестерен, опорах и фланцах труб.

Там, где расположены датчики приближения вала, необходимо измерять и регистрировать уровни магнитного поля в областях, охватываемых зонами датчиков. Ошибочные сигналы датчиков могут возникать из-за магнитных полюсов или чрезмерного намагничивания вдоль дорожки датчика.Обычно это впервые замечается при измерении электрического биения при медленном вращении. Иногда в приложении производителя датчика указываются пределы магнетизма, которые не должны превышаться.

Уровни магнитного поля лучше всего измерять при неработающем оборудовании. Затем гауссметр используется в режиме постоянного тока для считывания уровней статического поля. Следует понимать, что уровни поля могут изменяться по мере разборки оборудования из-за изменения путей потока. Например, при удалении муфты уровни магнитного поля соседних подшипников могут увеличиваться или уменьшаться.Если желательно исследовать магнетизм в собранном виде, лучше всего выполнить как можно меньшую разборку перед снятием полевых показаний, чтобы измеренные уровни отражали рабочие условия до останова.

Как можно отметить в следующем разделе, более полезной практикой является проведение магнитных съемок на полностью разобранных деталях с записью показаний, снятых до и после размагничивания. Затем, когда происходит сборка, следует измерять магнитные свойства новых и переработанных деталей по мере их сборки, а также самих узлов, особенно в критических областях, таких как подшипники, уплотнения, шестерни и т. д.Высокий магнетизм в этих условиях может потребовать размагничивания с понижением напряжения для достижения приемлемого уровня.

Практика, используемая для записи и сообщения об уровнях магнетизма, важна при организации съемок и работ по размагничиванию. Был найден эффективный и действенный метод, который успешно используется на протяжении многих лет. Это делается для того, чтобы сначала провести поверхностный осмотр, чтобы узнать, превышают ли уровни максимально допустимые значения магнетизма. Если нет, то размагничивание и табуляция магнитных показаний могут не понадобиться.Исключением являются кольца с полным кругом, такие как корпуса цилиндрических компрессоров и торцевые крышки, где захваченный магнетизм замыкается сам на себя и, таким образом, не выступает на поверхность, где его можно измерить. Если возникают проблемы с током на валу или есть малейшее подозрение на захваченный магнетизм, следует провести автоматическое понижение частоты низкого уровня.

После беглого осмотра следует решить, оправдывают ли деталь и ее магнетизм создание чертежа, на который должны быть записаны магнитные показания, или будет достаточно табличной формы.В любом случае должны быть записаны показания до и после размагничивания, причем последние должны быть обозначены кружком или иным образом идентифицированы. Следует регистрировать средние и пиковые значения, а также полярность и характеристики полей, а также наличие локализованных магнитных полюсов.

Полученный список показаний имеет неоценимое значение при выборе места размещения катушки размагничивания, а также настроек и работы контроллера. Таблица предельных значений магнетизма, которая была разработана инженером MPS Gaussbuster на основе многолетнего опыта работы с почти 1000 турбомашинными установками, показана ниже.

Уровни поля в подшипниках и зонах уплотнений обычно невозможно измерить напрямую на узлах, поскольку размеры зонда не позволяют вставлять его между элементами и в тесных зазорах. Обычный подход заключается в размещении датчика как можно ближе к этим зонам. Важно понимать, что измеренные уровни поля являются только краевыми значениями, которые могут быть значительно ниже, чем фактические уровни внутри сборки. Неизвестен метод прямого измерения уровней поля в твердых телах.Уровни внутреннего потока рассчитываются или оцениваются на основе измеренных значений на границах. Известно, что уровни магнетизма собранных единиц увеличиваются в сотни и тысячи раз по сравнению с измеренными значениями на открытом воздухе.

Максимально допустимые уровни остаточного магнитного поля

   (измерено на открытом воздухе)

2 гаусса :

Компоненты подшипников, включая колодки и фиксаторы, шейки, упорный диск, уплотнения, шестерни и зубья муфты.

4 гаусса:

Корпуса подшипников.

6 гаусс:

Средние части вала и колеса, диафрагмы и т. д.

10 Гс:

Компоненты, удаленные от зон с минимальным зазором, такие как кожухи, трубопроводы и т. д.

Многие ферромагнитные материалы имеют проницаемость, которая зависит от напряженности поля, даже при низких уровнях. Следовательно, в этих материалах, как правило, существуют существенные различия плотности потока. Этим вариациям обычно способствуют геометрические вариации деталей и узлов.

Методы измерения — при работе

Безусловно, наибольший объем информации о магнетизме и токах на валу в рабочем блоке получается путем измерения напряжения и тока на валу с использованием устройств заземления вала или датчиков напряжения и мониторов.Контактные устройства вала предназначены для заземления вала, обхода токов вала и предотвращения их протекания и повреждения подшипников, уплотнений, шестерен и т. д. В прошлом мало внимания уделялось конструкции и характеристикам заземляющих устройств, в результате чего различные нанесен значительный ущерб, что иногда приводило к вынужденным отключениям. Часто ток заземления передается на корпус или корпус напрямую, без каких-либо средств его перехвата для измерения и контроля. Используемые заземляющие устройства часто ненадежны в агрессивной среде.Сегодня доступны различные устройства заземления вала и контрольное оборудование для защиты критически важных компонентов и контроля их работы. Подходящие мониторы показаны ниже на рис. 16.

Рекомендуется выполнять испытания напряжения и силы тока на валу с помощью приборов, предназначенных для этой цели. Перед выбором и установкой контактных устройств вала необходимо провести измерения в стратегически важных местах вала. Такие испытания полезны для демонстрации характера и мощности напряжения на валу, а также для определения того, является ли напряжение статическим или электромагнитным по своей природе.Хотя доступ к шахте для измерений часто ограничен, обычно можно получить доступ к одному или нескольким местам для проведения испытаний.

Рис. 15:    MPS Инженер Gaussbuster выполняет проверку напряжения на валу.

Рис. 16:   Системы контроля напряжения и тока Доступны в MPS:

Отдельный блок Решения

Взрывозащищенный VCM-EE

или

Невзрывозащищенный VCM-EN.

Решение для двух блоков для турбогенераторов    VCM-ENSII

Опционально блоки VCM-ENSII можно настроить для управления двумя турбинами или двумя генераторами, расположенными в непосредственной близости.

Решения для монтажа в 19-дюймовую стойку

ВКМ-RM2

Мониторы напряжения на валу MPS будут работать с

большинства устройств заземления вала или датчиков напряжения.

Единственным требованием является наличие заземления

токовое устройство должно быть изолировано для обеспечения правильных сигналов

к MPS VCM-E.

Если токи вала по нескольким причинам возникают одновременно, анализ кривой может быть затруднен, и может потребоваться несколько соображений. Инженеры MPS Gaussbuster специализируются на анализе профилей тока и напряжения на валу и определении основных причин блуждающих токов на валу.Наличие электромагнитных причин диктует, что безопасная и надежная работа может быть обеспечена только путем тщательного размагничивания машины и ее компонентов. После того, как предпочтительные места расположения контактных устройств на валу установлены, следует установить постоянную установку вместе с точными и надежными мониторами напряжения и тока. сделанный.

Когда работает намагниченный механизм, его магнитное поле может изменяться или пульсировать. Их можно измерить, переключив гауссометр MPS в режим переменного тока.Другой метод состоит в использовании датчика типа «телефон» с магнитным датчиком, подключенного к устройству хранения данных или линейному магнитофону. Затем данные можно проанализировать на предмет амплитуды и частоты с помощью спектральных анализаторов.

Известно, что из нескольких попыток разработки надежных записей телефонных разговоров и профилей гауссметра переменного тока ни одна не была продолжена и отслеживалась в достаточной степени для оценки их эффективности. Возможно, это связано с большими расходами и сложностью сбора, анализа и расшифровки данных.

Точное профилактическое и профилактическое обслуживание является целью постоянного мониторинга эксплуатационных характеристик. Таким образом, важно, чтобы изменения были надежно обнаружены и проанализированы. Это относится как к измерениям напряжения и тока на валу, так и к измерениям постоянного и переменного магнитного поля. Пока одно и то же оборудование и настройки используются в одних и тех же местах в условиях контролируемой нагрузки и скорости, должны присутствовать одни и те же записанные шаблоны, а изменения в «сигнатурах» могут быть отмечены и интерпретированы.При наличии некоторого опыта появление неприятных полей можно обнаружить по напряжению на валу и магнитным сигнатурам.

Методы размагничивания

Размагничивание оборудования требует многих соображений и опыта в различных методах, их стоимости и вероятности успеха. Обсуждаемые примеры и приемы не предназначены для использования в качестве руководства для неопытных. Если требуется дополнительная информация, обращайтесь к инженерам Gaussbuster.

Размагничивание турбин, компрессоров и другого оборудования несложно, за исключением особых или необычных случаев. Надежные, отработанные методики не всегда работают в любой ситуации. Кроме того, поведение материалов варьируется и не всегда может быть учтено.

Например, опыт размагничивания некоторых крупных и сложных компонентов показал, что они демонстрируют замечательную магнитную устойчивость. Будет использоваться несколько конфигураций обмотки катушки, все с одинаковыми результатами.Поля можно было резко изменять приложением внешних полей, но исходные или лишь несколько меньшие уровни возвращались при удалении тока возбуждения.

После многократного автоматического понижения частоты с фиксированной обмоткой катушки поля внезапно и необъяснимо резко уменьшились. Эта техника магнитного «массажа» в конечном итоге окупилась. Оглядываясь назад, можно сделать вывод, что катушки размагничивания, вероятно, не окружали точно источник магнитного поля, и, возможно, намагниченный материал обладал «квадратной» характеристикой или характеристикой упорной петли гистерезиса.

Важно помнить, что магнитные поля могут создавать значительные силы. (Некоторые полезные уравнения показаны на рисунке 11.) Когда незакрепленные детали размещаются рядом друг с другом в магнитных полях, они могут испытывать большие силы притяжения, которые могут соединить их вместе. Следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить пальцы или ценное оборудование.

В качестве примера этих сил рассмотрим две половины корпуса подшипника, первоначально разделенные на ½ дюйма (см. Рисунок 12).Если разомкнутый стальной контур обернуть катушкой, производящей 4000 ампер-витков, устанавливается плотность воздушного зазора 1960 Гс (по рисунку 10в). Сила зажима в исходном положении (при условии, что площадь зазора составляет 10 кв. дюймов) составляет 22 фунта при каждом разделении. По мере того, как две половины стягиваются, плотность потока будет увеличиваться. При открытии ¼ дюйма сила составляет около 88 фунтов. При расстоянии 1/8 дюйма усилие зажима составляет более 355 фунтов на каждом зазоре!

В процессе размагничивания можно легко создать очень большие силы.Силы резко возрастают по мере сближения частей. Свободные части должны быть соответствующим образом зажаты или закреплены перед нанесением полей.

Рекомендации по техническому обслуживанию

Многих дорогостоящих простоев можно избежать, внедрив надлежащие методы технического обслуживания. Вредные магнитные поля первоначально проявляются в виде «замерзания» подшипников и/или искрового следа на подшипниках, уплотнениях, муфтах или шестернях. Примеры повреждений вращающихся механизмов можно получить в MPS.

Точную причину намагничивания часто трудно определить. Сварка, электростатический разряд, использование магнитных инструментов или патронов, а также неправильно размагниченные детали с магнитным флюсом — все это потенциальные источники.

Надлежащая практика технического обслуживания требует:

1. Тщательный визуальный осмотр подшипников, уплотнений, муфт и шестерен во время регулярных плановых остановов на наличие признаков повреждения магнитоиндуцированными токами.

2. Контроль положения вала в радиальном и осевом направлении бесконтактным датчиком.Это следует продолжать на регулярной основе, так как окончательное повреждение приводит к потере баббита или стали. Часто также происходит повышение температуры подшипников.

3. Мониторинг токов вала с помощью прибора, такого как MPS VCM, который будет точно и последовательно отображать (или, что предпочтительнее, регистрировать) токи вала в заземляющем кабеле, подключенном к заземляющему устройству вала. Заметные изменения должны указывать на потенциальную проблему.

План действий должен быть сформулирован на основе величины и значимости изменения.Обратитесь к инженерам MPS Gaussbuster за помощью в анализе данных.

4. Регулярная проверка и техническое обслуживание устройств заземления вала для обеспечения их надлежащей работы и заземления вала.

5. Убедитесь, что все сварочные работы выполняются с заземляющим электродом, подключенным как можно ближе к зоне сварки.

6. Проверка магнитных свойств с помощью точного гауссметра, такого как гауссометр MPS, на всех новых деталях для хранения или добавления в линейку, чтобы убедиться, что они должным образом размагничены перед установкой.Спецификация детали должна включать требования к размагничиванию, при этом допустимые уровни не должны превышать значения, указанные в таблице (выше) с пометкой «Максимально допустимые уровни остаточного магнитного поля», как это определено инженерами MPS Gaussbuster после многолетнего опыта.

Вернуться на страницу статей.

Размагничивание трансформатора после испытаний постоянным током

Введение

После испытания постоянным током, такого как измерение сопротивления обмотки, магнитопровод силового или измерительного трансформатора может намагничиться (остаточный магнетизм или остаточная намагниченность).Кроме того, при отключении трансформатора от сети может присутствовать некоторое количество магнитного потока, захваченного сердечником. Практически это означает, что, несмотря на отсутствие внешнего магнитного поля, магнитная индукция в сердечнике трансформатора (обозначена Br на кривой B-H, рис. 1) не равна нулю. Б

Рисунок 1 – Кривая B-H

Остаточный магнетизм может вызвать различные проблемы, такие как ошибочные диагностические электрические измерения трансформатора, пусковые и несимметричные токи при пуске силового трансформатора, некорректная работа защитных реле из-за намагниченности сердечников ТТ.Чтобы устранить этот источник потенциальных проблем, следует выполнить размагничивание трансформатора.

Как обнаружить остаточную намагниченность

При подозрении на остаточный магнетизм можно выполнить различные тесты, такие как тест измерения намагниченности/тока возбуждения или FRA (анализ частотной характеристики), чтобы проверить намагниченность сердечника трансформатора.

Простым и высокоэффективным методом подтверждения того, что магнитопровод намагничен или размагничен, является измерение тока возбуждения, которое можно эффективно выполнять с помощью наших устройств серии TRT.

Ток возбуждения — это ток, намагничивающий сердечник трансформатора. Чем больше энергии необходимо для намагничивания трансформатора, тем выше будет этот ток. Этот принцип используется при определении того, успешно ли размагничен сердечник трансформатора. Токи возбуждения измеряются до и после размагничивания и сравниваются. Если измеренные токи возбуждения следуют симметричной схеме, ожидаемой для данной конкретной конструкции, то трансформатор размагничен.В противном случае необходимо выполнить размагничивание.

Различный уровень намагниченности стержней сердечника трансформатора можно легко обнаружить с помощью тестов FRA. На результаты испытаний FRA сильно влияет значение индуктивности, которое зависит от уровня намагниченности.

Рисунок 2 – Результаты испытаний FRA ветвей сердечника трансформатора

Размагничивание с помощью DEM60C

Если пользователь подозревает возможную остаточную намагниченность или когда остаточный магнетизм подтверждается приборами TRT или другими тестами, необходимо выполнить размагничивание.

Прибор

DEM60C выполняет быстрое и надежное полностью автоматическое размагничивание. Высокие выходные токи до 60 А обеспечивают эффективное размагничивание независимо от состояния сердечника трансформатора.

Размагничивание сердечника трансформатора осуществляется путем подачи переменного постоянного тока с уменьшением амплитуды до нуля по разработанной собственной программе. При уменьшении величины приложенного тока до нулевого значения общий магнитный поток или остаточный магнетизм также аннулируется.

Рисунок 3 – Процесс размагничивания

Чтобы выполнить эффективное размагничивание, нужно быть очень осторожным при определении начального тока размагничивания для испытания. Рекомендуется, чтобы пусковой ток имел пусковое значение не менее чем на 20 % выше значения тока насыщения трансформатора.

Продолжительность процесса размагничивания зависит от общей индуктивности трансформатора. Чем выше индуктивность испытуемого трансформатора, тем больше продолжительность процесса размагничивания.

Пример

Проведены испытания трансформатора 100 МВА, 110/36,75 кВ, YNyn0. После проверки сопротивления обмотки для размагничивания трансформатора использовалось устройство DEM60C.

Осциллограмма тока размагничивания представлена ​​на рис. 5. Трехфазное размагничивание выполнялось при пусковом токе 5 А.

Рисунок 4 – Форма кривой тока размагничивания

Эффективность процесса размагничивания была подтверждена измерением токов возбуждения с помощью прибора TRT и сравнением значений, полученных до и после размагничивания.

Чтобы загрузить эту статью в формате .pdf, войдите в систему и перейдите по следующей ссылке. Литература и авторские права указаны в оригинальном документе.


22 декабря 2020 г.

Корпорация Магнетэк

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Существует два типа электромагнитов переменного тока. один DC электромагниты со встроенными преобразователями (выпрямителями) переменного тока в постоянный. Другой вариант — электромагниты переменного тока, изготовленные из многослойных электротехнических материалов. стальной сердечник (ламинирование).При подаче напряжения переменного тока истинный переменный ток электромагниты создают переменное магнитное поле. Ламинированное ядро устраняет вихревые токи из-за переменного источника питания. Это точно Электромагниты переменного тока могут работать как с источником питания переменного, так и постоянного тока.

Воздушный зазор или воздушные зазоры — это немагнитное расстояние в путь магнитного поля между электромагнитом и плунжером (заготовка). Воздушный зазор(ы) может быть физическим воздушным расстоянием или любым немагнитные материалы. Воздушный зазор (ы) будет экспоненциально уменьшаться удерживающая стоимость.

Magnetech круглый, прямоугольный, и квадратные электромагниты изготовлены из ферромагнитного центральный полюс с электрической катушкой, окруженной внешней оболочкой. При активации от источника постоянного тока магнитное поле в центральный полюс радиально возвращается к внешней оболочке с минимальным подтекающее поле. Конечным результатом является сильное концентрированное удержание сила на центральном полюсе и равномерно распределенная удерживающая сила на внешней оболочке.Этот уникальный и оптимизированный дизайн обеспечивает более высокая удерживающая способность и меньшее энергопотребление, чем Традиционный дизайн.Эти высокие значения удержания электромагниты имеют плоскую поверхность и доступны в различных формы и размеры. Они идеально подходят для приложений, в которых электромагнит вступает в непосредственный контакт с гладкой и Плунжер с плоской поверхностью (заготовка). Они являются лучшим выбором для подъем, удержание и позиционирование черных металлов. Они могут быть используется в ручном или автоматизированном приложении с 12 В.ОКРУГ КОЛУМБИЯ, Рабочее напряжение 24 В постоянного тока или 110 В постоянного тока.

Параллельный полюс Magnetech (биполярные) электромагниты изготовлены из ферромагнитного параллельные боковые полюса с электрической катушкой между ними. Когда активируется источником питания постоянного тока, магнитное поле в одном боковом полюсе возвращается к другому боковому полюсу. Конечным результатом является сильный даже удерживая мощность на параллельных полюсах. И так как расстояние между полюсами обычно больше, магнитное поле способно дотянитесь дальше для применений с воздушными зазорами.Этот уникальный и оптимизированная конструкция обеспечивает более высокую стоимость владения и меньше потребляемая мощность, чем обычная конструкция. Эти электромагниты имеют плоскую поверхность и доступны в различных формах. и размеры. Хотя они идеально подходят для приложений, в которых электромагнит вступает в непосредственный контакт с гладкой и Плунжер с плоской поверхностью (заготовка), им можно работать на неровных поверхностный плунжер (заготовка) с воздушным зазором. Они могут быть адаптированы с изготовленными на заказ полюсными башмаками на любую изогнутую поверхность.Они лучше выбор для подъема, удержания и позиционирования черных металлов. Они могут использоваться в ручном или автоматизированном приложении. с рабочим напряжением 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока.

  

Рабочий цикл — это процент от общего времени включения в течение один полный цикл включения и выключения. Максимальное время включения в цикле определяется физическими размерами электромагнита. Чем меньше электромагнит, короткое максимальное время включения.Например, Рабочий цикл 25 % с макс. 2 мин. своевременность означает, что каждые 2 минут во включенном состоянии требует 6 минут в выключенном состоянии.

Непрерывный рабочий цикл электромагнита (100 % цикл) может работать непрерывно при нормальной комнатной температуре с конвекционный отвод тепла.

Электромагнит с прерывистым рабочим циклом (не 100 % рабочий цикл) должен работать в пределах указанного рабочего цикла, чтобы избегать перегрева электромагнита. Перегрев приведет к преждевременный выход из строя.

Электромагнит
Магнетизм создается электрическим током. Так магнетизм присутствует при протекании электрического тока. Ан электромагнит выделяет тепло, но магнетизм не меняется по теплу. Чем больше электрический ток и витки обмотки, тем больше магнетизма.

Постоянный магнит
Магнетизм сохраняется после намагничивания электрическим током. Так является остаточным магнетизмом, но очень сильным остатком.постоянный магнит не выделяет тепло, но магнетизм уменьшается на окружающее тепло. Постоянный магнит в конце концов будет размагничивается в процессе работы с течением времени.

Какой из них имеет более сильный магнетизм?
Зависит от области применения, физических и экологических ограничения. В общем случае при заданных физических размерах электромагнит с непрерывным Duty_Cycle немного слабее сильного постоянного магнита. Но электромагнит может быть сильнее с прерывистым рабочим циклом.В другими словами, электромагнит можно сделать очень сильным, если может отвести тепло от электромагнита за счет снижения нагрузки цикл или принудительное охлаждение.

Как далеко может распространяться магнитное поле?
Ответ не за горами. Поскольку магнитное поле или путь представляют собой петлю без начала и конца. Магнитный путь обычно состоит из магнитного поля внутри сердечника электромагнита и магнитное поле в воздухе. Магнитное поле в воздухе иногда желаемое поле для приложения.Поскольку магнитное поле представляет собой петлю что можно считать от северного полюса электромагнита до воздуха, из воздуха к южному полюсу электромагнита, из южного полюс через внутреннюю часть электромагнита возвращается на север столб. Путь магнитного поля в воздухе следует правилам путь наименьшего сопротивления (кратчайшая сглаженная кривая для легкого интерпретация). Вот почему это магнитное поле не может проецироваться далеко. Никогда не думайте, что магнитное поле может быть похоже на невидимая веревка стреляет.

Какова сила магнитного поля?
Проецируемое магнитное поле в воздухе снижает его силу (плотность потока) экспоненциально зависит от расстояния.

Каково практическое отношение поля в воздухе к физическому размер?
В непрерывном рабочем цикле одна единица расстояния магнитного поля требуется электромагнит диаметром около 4 единиц, например. диаметр 2 дюйма электромагнит обычно создает магнитное поле, которое проецирует примерно на 1/2 дюйма выше электромагнита.Напряженность магнитного поля, рабочий цикл, метод охлаждения и форма электромагнита могут резко изменить соотношение.

Указанная стоимость удержания – это фактические показания отрыва Плунжер из стальной пластины 1/2 дюйма (заготовка) без воздушного зазора между их. Удерживающее значение представляет собой осевую силу отрыва на диаграмме. Сила открывания, например открывая сначала один край, чтобы оторваться, намного меньше, чем стоимость владения. Сила сдвига (скользящая сила) является не удерживающей силой, а силой трения и значительно меньше, чем удерживаемая стоимость.Стоимость владения будет экспоненциально уменьшаться с присутствием любого воздушного зазора(ов). В целях безопасности при хранении приложений не используйте электромагниты на уровне более 1/2 от номинального значения. В подъеме приложений, не используйте более чем на 1/4 от номинального значения. Не использовать электромагниты над людьми.

Диаграмма тестирования:

Рабочая температура также называется рабочей температурой или температура поверхности электромагнита в техническом плане. Температура окружающей среды или комнатная температура – ​​это окружающая среда. температура.Рабочая температура – ​​это повышение температуры электромагнит плюс температура окружающей среды. Макс. операция температура не определена, потому что это сумма температура и повышение температуры, которое отличается в каждом электромагнит. Стандартные электромагниты Magnetech предназначены для работать при температуре окружающей среды от -10°C (14°F) до 40°C (104°F). Слишком низкая температура окружающей среды может привести к растрескиванию эпоксидной смолы, что приведет к разрыву внутри магнита. катушки или сделать изоляцию подводящих проводов хрупкой.Слишком Высокая температура окружающей среды может привести к тому, что внутренняя магнитная катушка перегрев, приводящий к преждевременному выходу из строя. Если выше желательна температура окружающей среды, электромагнит может быть на заказ из высокотемпературного изоляционного материала.

Электромагнит под напряжением имеет северную полярность. полюс и южный полюс. Линии магнитного потока идут с севера полюса к южному полюсу, затем через стальной сердечник электромагнит, и вернуться к северному полюсу.На самом деле, магнитный поток представляет собой замкнутый цикл без начала и окончания. Регулировка полярность источника постоянного тока к электромагниту постоянного тока будет регулировать полярность северного полюса и южного полюса.

Материал сердечника электромагнитов – низкоуглеродистая сталь с очень низкий остаток. Электромагниты постоянного тока Magnetech имеют очень низкий остаточный ток. магнетизм остается на электромагнитах, когда питание постоянного тока выключено. Но части, удерживаемые электромагнитом, могли сохранять некоторое остаточный магнетизм в зависимости от материала деталей.Обычно мягкая сталь с низким содержанием углерода имеет меньше остатков и инструментальная сталь с высоким содержанием углерода заканчивается большим остатком.

Что делать, если детали прилипают к электромагниту?
Иногда гравитация детали недостаточна для преодоления остаточный магнетизм, так что деталь прилипает к электромагнит и не может упасть. Обычно это происходит только на небольшие, легкие детали в автоматическом захвате заявление. Электрически решая эту проблему, используйте специальный Блок питания постоянного тока с отключенным питанием или ОКРУГ КОЛУМБИЯ источник питания с обратным током для отмены остатка.Или механически, используйте электромагниты с автоматическим сбросом. Части могут закончиться с некоторым остаточным магнетизмом слева.

Как удалить остаточный магнетизм с деталей?
Используйте размагничиватель для удаления остатков. Обычный размагничиватель магнитная катушка с питанием от переменного тока. Детали должны проходить через катушку и физически отойти от катушки, пока катушка остается на переменном токе мощность, как бы величина переменного магнитного поля постепенно снижается до нуля, чтобы полностью удалить остаточный магнетизм деталей.Если нет физического движения во время размагничивания, величина источника питания переменного тока должна постепенно уменьшить до нуля либо с помощью Varica, либо с помощью автоматического демпфирования схема.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.