МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

НАМАГНИЧИВАНИЕ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

Важнейшим вопросом эффективного использования магнит­нотвердых материалов является высокое качество намагничива­ния систем с постоянными магнитами.

Обычно магниты (кроме магнитов из феррита бария) намаг­ничиваются после сборки системы, так как при этом после маг­нитной стабилизации значение индукции в зазоре оказывается больше, чем при намагничивании без системы, с последующей сборкой и магнитной стабилизацией (рис. 57). На рисунке OA — линия коэффициента размагничивания, характеризующая маг­нитную систему после сборки; ОС — ли­ния коэффициента размагничивания для магнита без арматуры; В\ и Ва — индук­ции в зазоре, получаемые после магнит­ной стабилизации соответственно для си­стемы, намагниченной до и после сборки.

Намагничивание до сборки связано также и с трудностями технологического характера, возникающими при сборке устройства с намагниченным магнитом (необходимость иметь немагнитный ин­струмент. возможность засорения ферро­магнитной пылью и т. п.).

Исследования показали, что для по­нятного состояния при лучения предельных магнитных характе-

Намагничивании до и пИСТИК напряженность намагничивающе - после сборки г г, г п ґ

Го поля должна быть в 5—7 раз больше

Коэрцитивной силы. Эти данные относят­ся к тому случаю, когда весь объем магнита пронизывается по­лем указанной величины, что имеет место, например, при намаг­ничивании магнита с плоскопараллельными полюсами, зажатого между полюсами электромагнита постоянного тока. В большин­стве случаев из-за влияния потоков рассеивания, магнитного сопротивления воздушных промежутков, вихревых токов (при намагничивании переменным полем) значение намагничивающе­го поля должно быть больше указанного и соответствовать 3000—10 000 э.

Для создания полей такой величины в объеме, достаточном для помещения в зазор магнитной системы, требуются значи­тельные намагничивающие ампервитки. При одновитковом на­магничивании, которое применяется в ряде случаев, для этого необходимо иметь токи в десятки тысяч ампер.

Применяется намагничивание в установках, питаемых по­стоянным током, переменным, при одновременном действии по­стоянного и переменного токов, а также импульсное.

Рис. 57. Изменение маг-

Намагничивание постоянным током производится в электро­
магнитах [47]. Такие электромагниты получаются громоздкими и для них требуются мощные источники питания.

Например, пермеаметр сильных полей установки типа У-541, создающий поле, равное 4000 э в зазоре 50 мм, имеет массу, равную 250 кг, а электромагнит, созданный для намагничивания постоянных магнитов, при поле в 40 000 э и зазоре 12 мм потреб­ляет мощность, равную 28 кет.

На переменном токе требуемое значение тока в результате применения трансформаторов полу­чить относительно просто. Однако в этом случае возникают другие труд­ности: нельзя гарантировать высо­кое качество намагничивания, так как в зависимости от того, при ка­ком мгновенном значении тока про­изойдет выключение, магнит может оказаться намагниченным хуже, лучіпе и даже совсем не намагни­ченным. Для устранения этого недо­статка надо или обеспечить выклю­чение тока при достижении им максимального значения, или иметь большой запас по намагничивающему току, что умень­шает вероятность плохого намагничивания.

Следует также иметь в виду влияние вихревых токов, дейст­вие которых приводит к тому, что в результате затухания элек­тромагнитной волны при ее проникновении в глубь металла внутренний объем магнита может оказаться ненамагни - ченным.

Связь между минимальной продолжительностью импульса Т, при которой весь объем магнита промагничивается, размерами магнита и его физическими свойствами может быть представле­на следующей эмпирической формулой:

Т= 8K^-D2-\0~10 [сек], (62)

Ft Р

Иг.

Рис. 58. Схематическое устройство ударного транс­форматора

Где К — удельная проводимость материала магнита (для желе- зоникельалюминиевых сплавов К= 1,7-104 ом~1)\ В — индукция в магните, гс\ Н — напряженность намагничивающего поля, э\ D — эффективный диаметр магнита, см.

Практическое осуществление метод намагничивания пере­менным током нашел в ударном трансформаторе (рис. 58).

Трансформатор состоит из первичной обмотки W\ с большим числом витков и вторичной обмотки ®2 = 1 в виде короткозамк - нутой толстой медной шины. При размыкании ключом К цепи первичной обмотки во вторичной возникает импульс тока в не­сколько десятков тысяч ампер, который и используется для на­магничивания магнита.

Б. М. Яновский предложил производить намагничивание по идеальной кривой, для получения которой магнит помещают в постоянное поле и одновременно воздействуют на него перемен­ным полем с убывающей до нуля амплитудой. При этом значе­ние постоянного тока, необходимое для намагничивания до на­сыщения, может быть взято приблизительно в три раза меньше, чем при отсутствии переменного поля.

Для намагничивания широкое применение находят схемы, в которых используется явление заряда и разряда мощной бата­реи конденсаторов. Для исключения колебаний в таких схемах применяют различные выпрямляющие устройства, позволяющие пропускать ток в одном направлении, т. е. производить импульс­ное намагничивание.

Установки с импульсным намагничиванием накапливают энергию в конденсаторе длительно, а отдают ее в процессе раз­ряда за короткий промежуток времени. Поэтому для создания мощного импульса не требуется большого тока потребления, что позволяет использовать для питания установки обычную осве­тительную сеть. К достоинствам импульсных установок надо от­нести также их малые габариты и относительную простоту уст­ройства.

Одна из возможных схем импульсной намагничивающей установки приведена на рис. 59.

Рассматриваемое устройство может быть использовано не только для намагничивания магнитных систем, но также и для их размагничивания. В первом случае должен быть замкнут штепсельный разъем НУ и разомкнут штепсельный разъем РУ, во втором случае — наоборот.

Рассмотрим работу схемы в качестве намагничивающего устройства. При замыкании ключа К напряжение сети подается через трансформатор Тр в обмотку реле Р\, которое срабатыва­ет и замыкает контакт К\, создавая тем самым цепь заряда кон­денсаторов С, и С2 (через выпрямитель В, зарядное сопротивле­ние 7*ь контакт /Сі и штепсельный разъем НУ). Емкости конден­саторов С] и С2 равны 700 мкф.

Вольтметр V, включенный через делитель напряжения (со­противления г2 и г3), измеряет текущее напряжение на емкостях. В зависимости от необходимой величины тока в импульсе схема позволяет при помощи сопротивления г4 устанавливать макси­мальное значение зарядного напряжения от 600 до 1000 в. При достижении заданного значения напряжения срабатывает реле

Рг и размыкает через контакт К.2 цепь питания реле Контакт Ki размыкается, и процесс заряда емкостей заканчивается.

Нажатием кнопки А подается питание на реле Яз, которое, замкнув контакты /Сз, создает цепь питания игнитрона И. Игни­трон зажигается, и батарея конденсаторов разряжается через намагничивающую катушку, подключенную к зажимам 1 и 2. В цепь разряда входят также сопротивления r5 = Ю-2 ом и г6. Первое сопротивление используется при включении осциллогра­фа для наблюдения намагничивающего импульса. Второе со­противление необходимо для исключения возможности возник-

Рис. 59. Принципиальная схема установки для импуль­сного намагничивания

Новения обратной полуволны и устанавливается в зависимости от индуктивности намагничивающей обмотки с магнитом.

При использовании схемы для размагничивания штепсель переставляется из гнезда НУ в гнездо РУ, а к зажимам 1, 2 и 3 подключается размагничивающее устройство. Оно представляет собой воздушный трансформатор с двумя обмотками. Начала обмоток соединяются с зажимами 1 и 3, а концы — с зажимом 2. В данном случае при включении питания заряжается только конденсатор Сг. Во время его разряда через игнитрон и первич­ную обмотку размагничивающего трансформатора во вторичной цепи, представляющей собой колебательный контур, состоящий из индуктивности обмотки и емкости Сь возникают затухающие колебания. Они создают переменное поле с убывающей до нуля амплитудой, которое и используется для размагничивания.

Техника намагничивания зависит от формы и размеров маг­нита.

Подковообразные магниты можно намагничивать, например, так, как показано на рис. 60.

Устройство для намагничивания состоит из железной плиты с малым магнитным сопротивлением, на котором располагается катушка с большим числом витков. Магниты ставят на плиту, охватывая катушку и замыкая полюса через железо. Установка позволяет осуществить одновременное намагничивание большо­го числа магнитов.

Рис. 60. Намагничивание подко - Рис. 61. Намагничивание рогооб - вообразных магнитов на плите разных массивных магнитов

Для намагничивания массивных магнитов рогообразной фор­мы массой до 50—100 кг применяют метод последовательного намагничивания, заключающийся в следующем. На магниты одевают плоские катушки и полюса замыкают железными пере­мычками (рис. 61).

Катушки рассчитывают так, чтобы при включении тока маг­нит промагнитился в месте их расположения до насыщения. Включают ток, т. е. промагничивают участок под катушками. Ток выключают, катушки передвигают по магниту, включают ток, снова передвигают катушки и так до полного сближения катушек.

Приведенные примеры показывают, что каждый раз, исходя из конкретных условий задачи, надо продумывать вопрос о ме­тоде намагничивания и выборе конструкции намагничивающего устройства.