Konkrét veszteségek ferromagnet - modern problémákat a tudomány és az oktatás (tudományos folyóirat)
Konkrét veszteségek ferromágneseket
A vas-szilícium ötvözetből vizsgált ellenállása függvényében a diszlokáció sűrűsége és koncentrációja a domének. Vizsgáltuk az konkrét veszteségeket az indukciós mágnesezési 1,0 1.5T és a vas-szilícium ötvözetek, Fe-4% Si, Fe-6,5% Si. A szükséges gyakorlati információkat, összehasonlító adatok és a vizsgálati eredmények, amelyeket fel lehet használni, hogy válassza ki a kívánt gyártási technológiát. A kifejlesztett magok innovatív technológia lehet alkalmazni az oldatban gyártásához mágneses rendszerek különböző elektromos termékek.
Az elektromos egységek, mint például a generátorok, motorok, generátor-motoros rendszer, transzformátorok, mágneses erősítők és elektromágnesek mágneskapcsolók mágneses kezdők fő feladata az, hogy osztja, amplifikáció és az átalakulás az elektromágneses energia. Ez megköveteli az alkalmazás egy mágneses rendszerek az anyagok kis veszteséggel és nagy telítettségi indukció. Ezeket a követelményeket legjobban eleget vas-szilícium ötvözet.
Az adalékolt szilícium amely egy szubsztitúciós szilárd oldatot a vas, növekedést okoz az elektromos ellenállás. A hatás a szilícium az elektromos ellenállás határozza meg a következő közelítő tapasztalati képlete [1]:
Vas-szilícium ötvözet alacsony értékeket elektromos ellenállás nem alkalmazzák széles körben a szakterületen, akár egy alacsony frekvencián a megnövekedett mennyiségű örvényáramok. A nagysága és iránya az örvényáramok, a mágneses mag méretek kivéve befolyásolja annak az elektromos ellenállás, a frekvencia a villamos áram és a mágneses permeabilitás. Ennek megfelelően, az örvényáramok indukált mágneses megfordulása anyagok befolyásolják a fajlagos teljesítmény veszteségek.
Finomítás számítási képlet
Modern képletet a konkrét veszteségeket ad bizonyos hiba. Tekintsük a következő példát.
Törekedjünk, hogy a számítás konkrét veszteségek miatt a örvényáramok a ferromágneses anyag ben készült 1926 BA Vvedenskii [2]. Azt javasolta, hogy a következő képlet szerint:
ahol d - a lemez vastagsága;
ω- gyűrűs gyakorisága;
q - mágneses vezetőképességet.
Azonban, olyan (2) nagyon hozzávetőlegesen meghatározza a specifikus örvényáramú veszteségek. Vvedensky hiba abban rejlik, hogy az érték a mágneses vezetés q kell beírni a számlálót, de nem a nevezőben. Továbbá, a számlálóban szükséges adja meg az értéket a gyűrűs gyakorisága nem az első fokú, és a második, azaz a w 2. a nevező volt szükség, hogy figyelembe vegyék a sűrűség az anyag.
A kamat meghatározásának konkrét veszteségek mágneses anyagok kapcsolatban megjelent azzal a lehetőséggel, hogy széles körben használják a létrehozását melegen hengerelt acél elektromos elektromos géphez. 1935 után a Goss g. [3] a megfelelő mágneses tulajdonságok találhatók elektromos acélból készült, hidegen hengerelt mentén forgásiránnyal, az érdeklődés a tanulmány a konkrét veszteségeket nőtt. Az ezt követő években aktívabb kutatás javítása elektromos acél jellemzői.
Semiphenomenological első közelítésben számítására használt egyenlet a teljes veszteség a vezető ferromagnet 1937 adta Elvud és Legg [4]:
ahol V - állandó érték egy adott ötvözet;
μ - a mágneses permeabilitása;
C - nem függ A és w értéke.
Kísérleti ellenőrzés azt mutatta, hogy a Elvuda és Legg hiba feküdt az a tény, hogy eltekintve a hibák történtek a Vvedenskii semiphenomenological közelítő egyenlet (3) szükséges volt, hogy adja meg az értékeket az anyag sűrűsége és kényszerítő erő. A megadott paraméterek B0 3 és 3 μ a (3) egyenletben továbbá torzítja a számítási eredményeket.
A fenti (3) nem veszi figyelembe a diszlokáció elmélet mágneses anyagok tulajdonságainak. A pontosabb meghatározása a függőség az energia veszteség a fizikai mennyiségeket a ferromagnet megfordulása után Mishin [5]:
ahol - Magnetosztrikciós állandó;
l - átlagos vastagság diszlokáció szegmens;
δ - vastagsága domén szerkezetét;
B Burgers vektor;
N - diszlokációsűrűség;
S - területe eltolásával doménfalak;
n - a domének száma egységnyi térfogatban a ferromagnet.
Ebben a függőség véve az energia elnyelését a rugalmas kanyargó területen doménhatár a diszlokáció szegmensek, de nem tartalmazza a komponens a hiszterézis veszteség és nem veszik figyelembe a fajlagos villamos ellenállása az anyag. Azonban ez a függőség lehetővé teszi, hogy meghatározza a energiaveszteséggel a fizikai mennyiségeket és nem teszi lehetővé a gyakorlatilag meghatározza veszteségeket okoztak az ipari mágneses anyagok, függően a műszaki értékeket.
A gyakorlati kifejezése mérnöki számítások fajlagos elektromos örvényáramú veszteségeket körben javasolt [6]. Ő összeadásával sor zárt áramkörök figyelembe veszik a veszteség minden a kontúrok, és hozta a következő kifejezést:
ahol Vm - az amplitúdó a mágneses indukció, T;
f- jelentése AC Hz;
d - lemezvastagság, mm-ben;
KF - alakja aránya mágneses indukció görbe;
γ - lemez anyaga sűrűsége, kg / m 3;
ρ - a fajlagos villamos ellenállása a lemez anyagának ohm × m.
Képlet alkalmazásával (5), a gyakorlati eredmények a számítások túl alacsony ahhoz, hogy átlagosan négy nagyságrenddel, azaz 10 4-szer.
Ahhoz azonban, hogy az (5) teljes mértékben ismertetett SI-egységek és megfelelt nagyjából az aktuális paraméterek a örvényáramú veszteség, meg kell helyettesíteni képletben lemezvastagság méterben és megszüntet együttható 10 -10. azaz
A művelethez Druzhinin [1] ismert, hogy a hiszterézis-veszteségük arányos a négyzet statisztikus hiszterézis-hurok mágnesezettség megfordításának gyakorisága és fordítottan arányos a sűrűséggel, a lemez anyagának és határozzuk meg a következő kifejezés:
ahol S - területe statikus hiszterézis ciklus T × a / m.
Átalakítása hiszterézishurok formájában egy téglalap lehet statikus hiszterézishurok terület mintegy határozza meg a következő egyszerű egyenlet:
ahol Ns - a kényszerítő erő.
Ezért speciális hiszterézisveszteség képlet segítségével (8) lehet meghatározni a következő képlet alapján:
Ha meghatároztuk a veszteség komponensek képlet alapján (6) és (9) találunk közös specifikus ciklikus mágnesezettség veszteséget lágy mágneses anyagokból:
ahol Ns - az érték a koercitív erő nélkül adott figyelembe véve a diszlokációk sűrűségének és a domének koncentrációt.
A kényszerítő erő alapján a modern zavar elmélete mágneses anyagvizsgáló befolyásolja a kölcsönhatás a robbanás, és a diszlokáció szerkezet. Erre az esetre, a kényszerítő erő úgy reprezentálható, mint: [7]
Ahol k - állandó mágneses anizotrópia; δ- vastagsága a doménfal; μ0 - vákuum permeabilitása, μ0 = 4p × 1 0 -7 H / m; IS - spontán mágnesezettség; D - krisztallit átmérőjű; N - jelenlegi diszlokációk sűrűségének; No. - maximális diszlokációk sűrűségének; c1 - az állandó az arány a diszlokációk sűrűségének; n - aktuális koncentráció tartomány; NO - maximális koncentráció tartomány; c2 - állandó a arány a koncentráció tartomány.
Következésképpen, a végső teljes specifikus elvesztését a következő képlet segítségével (11) lehet, amelyet a következő képlet.
A villamos ellenállás a mágneses anyag szerkezetileg érzékeny értéke írási egyenlet a függőség a fajlagos villamos ellenállása a diszlokáció sűrűsége és koncentrációja a domének formájában a (1) egyenlet:
ahol egy - együttható a = 0,1. 0,9;
q - konstans aránya a diszlokációk sűrűségének;
ε - állandó a arány a koncentráció tartomány.
A fajlagos elektromos ellenállása a mágneses anyag befolyásolja az interakció domén és a diszlokáció szerkezet.
Tárgyak és kutatási módszerek
Vizsgálatok meghatározására elektromos ellenállás Circular minta volt kitéve ötvözetek Fe-4% Si, Fe-6,5% Si hosszúságú 65 × 10 -3 m átmérőjű 6+ 0,2 × 10 -3 m, a gyártási technológia, amely szerint végezzük a módszerrel [8]. A mintavételezés szerint GOST 20559.
Mérése elektromos ellenállás végezte leírt módszerrel az ISO 25947. Ahogy az alkalmazott eszköz DC potenciométerrel R-4833 egy mérési tartomány 1 × 10 -2 1 × 10 4 ohm. Pontossági osztály eszköz volt 0,05.
Mérési módszer áll áthaladó elektromos áram segítségével az állandó ötvözet és meghatározásában a feszültségesés egy bizonyos részét a hossza. Az elektróda elektromos ellenállása volt képlettel számítottuk ki:
ahol U - a feszültségesés közötti kapcsolatok, V;
S- minta keresztmetszeti területe mm 2;
I - átfolyó áram a mintát.
L - a távolság az érintkezők között.
A tanulmány és a változás a szerkezeti hibák által termelt besugárzás gamma-sugarakkal mintákat radioaktív elemek, amelynek hullámhossza a tartományban 1 × 10 -1 ¸3 × 10 -3 nm. Erre a célra a stacionárius X-ray készülékek típusú TUR-D-1500 egy emissziós energiája 150 keV.
Metallográfiai vizsgálatok, valamint a regisztrációs a diszlokáció szerkezet végeztük metallográfiai mikroszkóp MIM-8 és a „Neofot-32”, és a vezérlésére használjuk a diszlokáció elektronmikroszkóp BS-613 egy gyorsító feszültség 100 kV.
A tárgyak, hogy tanulmányozza fajlagos elektromos veszteségek mintát hossza 0,28 m, szélessége 0,03 m, vastagsága 0,5 × 10 -3 m. A jellemzőket voltak rögzítve egy előre meghatározott amplitúdót az indukció 1,0 Tesla és 1,5. A hiba 3% volt.
Meghatározása a fajlagos elektromos szivárgási végeztek összhangban GOST 12119 kis- Epstein berendezésben (a mintákat 1 kg) alacsony teljesítmény frekvencia 50 Hz. A használt berendezés a készlet a következő műszerekkel: elektronikus wattmérős F-585, PP-hanggenerátor 34, egy elektronikus millivoltméter F-564 és a cső millivoltméter OT-38.
Fizikai mágneses anyag elméleti érdeke, hogy befolyásának tanulmányozására Diszlokációsűrűség az elektromos ellenállás.
Kísérleti vizsgálatok azt mutatták, hogy a fajlagos villamos ellenállása a minták nagy pontossággal intézkedés szerkezetileg érzékeny a megjelenése hibák. A növekedést a diszlokációk sűrűségének megfelelően növekedett az elektromos ellenállás. Egy nagyságrenddel növekvő Diszlokációsűrűség 6 × november 10-december 10. 6 × m -2 elektromos ellenállás növekszik a minta az ötvözet Fe-4% Si 0,9-2,2 ohm × m, azaz a 2,4-szer, és a minta egy ötvözet Fe-6,5% Si 1,2-2,6 ohm × m, azaz a 2,3-szer.
A gyakorlati érdeklődés meghatározásának konkrét veszteségeket, attól függően, hogy a diszlokáció sűrűség és számszerűsítése szilíciumtartalom különböző indukciók mágnesezettség. A hatás egy diszlokáció szerkezet konkrét veszteségeket vizsgálták váltakozó mágneses mezők ipari frekvenciája 50 Hz. Az ábra a logaritmikus koordinátákat, a mérés eredményeit konkrét veszteségeket, attól függően, hogy a diszlokáció sűrűség. A növekedést a diszlokációsűrűség a sorrendben egy-2 × november 10-december 10. 2 × m -2 specifikus veszteség növekszik a következő tartományokban: egy mintát a Fe-4% Si ötvözet a mágneses indukció 1,5 T, hogy 3,3-9, 0 W / kg, azaz a 2,7-szer, egy minta Fe-6,5% Si ötvözet mágneses indukció 1,5 T és 1,8 a 5,8 W / kg, azaz a 3,2-szerese; minta Fe-4% Si ötvözet a mágneses indukció 1,0 T, hogy 1,2-3,6 W / kg, azaz a 3,0-szer, egy minta Fe-6,5% Si ötvözet mágneses indukció 1,0 T, hogy 0,7-2,4 W / kg, azaz a 3,4-szer.
Tanulmány domének koncentráció hatása a villamos ellenállás nem bírnak gyakorlati jelentőséggel. A növekvő koncentrációjú domének a 6 × 10 4 a 6 × 10 5 m -2 elektromos ellenállása csökken egy mintát az ötvözet Fe-4% Si 2,3 × 10 -6, hogy 0,37 × 10 -6 ohm × m azaz 6.1-szer, és a minta egy ötvözet Fe-6,5% Si 3,45 × 10 -6 0,65 × 10 -6 ohm × m, azaz a 5,3-szor.
Ábra. 1. A függőség a fajlagos villamos veszteségek a vas-szilícium ötvözet Diszlokációsűrűség különböző mágnesezési indukciókat
1 - Fe-4,0% Si (1,5 Tesla); 2 - Fe-6,5% Si (1,5 Tesla);
3 - Fe-4,0% Si (1,0 Tesla); 4 - Fe-6,5% Si (1,0 Tesla);
Megbeszélés A kísérleti eredmények
A koncentráció változtatása hibák az anyag lehet megítélni közvetve változtatni az elektromos ellenállás.
A fizikai lényege ez a jelenség a következő. Az intézkedés alapján az elektromágneses mező relaxációs előfordulhat diszlokációk, amelyek nagymértékben különböznek alakja a harmonikus szinuszos rezgéseket. Intenzív mozgás szabad elektronokat a fém eredményezi az energia eloszlatását a rugalmas ütközések ficamok és a gerjesztés az utóbbi. Legutóbbi gátolják a rajta átfolyó villamos áram segítségével a fém, ezáltal növelve az elektromos ellenállás. Ezért, az esemény a ötvözet bármely típusú diszlokációk növekedéséhez vezet az elektromos ellenállás, csökkentik - csökkenti az elektromos ellenállás. Így a növekedés az diszlokációsűrűség a sorrendben egy fajlagos elektromos ellenállás megnövekedett egy mintát az ötvözet Fe-4% Si 2,4-szer, és a mintát Fe-6,5% Si 2,3-szer.
Fokozott fajlagos veszteség miatt előfordul, hogy növelje a diszlokációsűrűség. Azonban a növekedés diszlokációsűrűség, ami romlása a szerkezet, teszi a folyamat elmozdulás a doménfalak, amelyek előfordulnak alacsonyabb indukciók mágnesezettség. Forgási feldolgozza doménfalak előforduló nagy induktivitással mágnesezettség, ez a növekedés a diszlokációsűrűség elismert alacsonyabb multiplicitással. Ezért, amikor romlása az ötvözet szerkezete a megnövekedett diszlokációk sűrűségének növekedése P10 / 50 jelentkezik a nagyobb nagyítású, mint R1,5 / 50 veszteség.
Tekintsük anyag koncentrációjának hatása specifikus domének veszteség. Ezek a anekdotikus bizonyítékok [9, 10] ellentmondásosak. Szerint [9] csak két domén volt egy négyzet keresztmetszetű rúd. Örvényáramú veszteségek többszörösen nagyobb, mint a számított nélkül doménszerkezetének a minta. Szerint [10], a négy domént volt lemezvastagság. energiaveszteség örvényáramok 1,5-szer nagyobb, mint a számított a jól ismert képlet (5).
Szisztematikus vizsgálatok kimutatták, hogy a növekvő koncentrációjú domének az ugyanabban a sorrendben a fajlagos elektromos ellenállása csökken, egy mintát, ahol az ötvözet Fe-4% Si 6,1-szer, és a mintát Fe-6,5% Si 5,3-szor, hogy az aggregált eredményeket indukciós 1,0 Tesla mágnesezettség, hogy növelje a fajlagos elektromos szivárgási egy mintát, ahol az ötvözet Fe-4% Si 3,0-szorosa, és a minta egy ötvözet Fe-6,5% Si 3,4-szer, és indukciós mágnesezettsége 1.5 T növekedéséhez specifikus elvesztését egy mintát az ötvözet Fe-4% Si 2,7-szer, és a minta egy ötvözet Fe-6,5% Si 3,2-szer.
1. származhat számítási képlet specifikus elvesztését mágneses anyagok függően a diszlokáció sűrűsége és koncentrációja a domének.
2. Megállapítottuk, hogy egyre nagyobb az diszlokációsűrűség a sorrendben egy fajlagos elektromos ellenállás megnövekedett egy mintát az ötvözet Fe-4% Si 2,4-szer a próbadarab Fe-6,5% Si 2,3-szor, miközben növeli a koncentrációt domének egy csökkenő elektromos ellenállás a minta ötvözet Fe-4% Si 6.1-szer a próbadarab Fe-6,5% Si 5,3-szor, hogy az aggregált és ezáltal megindítja a mágnesezettség 1,0 T, hogy növelik adott vesztesége egy mintát az ötvözet Fe-4% Si 3,0-szorosa a minta egy ötvözet Fe-6,5% Si 3,4-szer, míg a indukciós mágnesezett anija 1.5 T növekedéséhez specifikus elvesztését egy mintát az ötvözet Fe-4% Si 2,7-szer, egy mintát az ötvözet Fe-6,5% Si 3,2-szer.
Mi hozza meg a folyóirat által közzétett Publishing House "The Academy of Natural Sciences"
(High impakt faktor RISC, folyóiratok téma, amely minden tudományos területen)
Modern problémák a tudomány és az oktatás
Elektronikus tudományos folyóirat | ISSN 2070-7428 | E. szám FS77-34132
Műszaki információs - [email protected]
Ügyvezető titkára a folyóirat Bizenkova MN - [email protected]
Magazin tartalom elérhető a Creative Commons «Nevezd» engedély ( „Nevezd”) 4,0 világ.