Магнітні матеріали

З винаходу телефону, а точніше із практичного застосування змінного електричного струму починається історія сучасних магнитомягких матеріалів. Вивчалися способи обмеження зростаючого загасання телефонних струмів при збільшенні дальності телефонного зв’язку

Використовувати котушки із сердечниками із дрібних сталевих ошурок і воску запропонував Хевисайд в 1893 році. Вони повинні були обмежити зростаюче загасання на лінії

Основні вимоги до магнитомягким матеріалів для техніки зв’язку були визначені протягом 1893-1900 гг. — малі втрати, висока магнітна проникність, мале перекручування переданих струмів і напруг. Вимоги до магнитомягким матеріалів ще більше зросли у зв’язку з винаходом асинхронної машини й розвитком однофазної й багатофазної систем змінного струму. Вимоги стали полягати в більших значеннях індукції насичення, малих втратах на гістерезис і вихрові струми, а також менших старінь, чим в использовавшейся в той час низкоуглеродистой стали

Гарний вплив присадки кремнію на магнітні властивості чистого заліза було виявлено наприкінці минулого століття. При цьому приблизно в 3 рази скоротилися питомі втрати листової сталі. У наслідок цього, низкоуглеродистая сталь у виробництві магнітних матеріалів для електротехніки стала замінятися на кременисту

Новим трампліном до пошуків легуючих елементів, які, навпаки, збільшували б індукцію насичення послужило зниження індукції насичення при введенні кремнію. В 1921 г Elmen, відкрив і описав магнітні матеріали, які утворять більшу групу пермаллойних сплавів на залізо-нікелевій основі. Йому хотілося виявити сплав з високою магнітною індукцією, але обійшовшись без дефіцитного кобальту, вплив якого на збільшення індукції насичення він сам же й відкрив

Перше застосування пермаллоя в техніку зв’язку при конструюванні телеграфного реле також ставиться до цього періоду. Наступний пермаллойний сплав — метал-метал-му-метал, був створений в 1927 р. у Німеччині. Він довго був матеріалом з найбільшою проникністю. Із цього періоду починається досить успішна й інтенсивна робота над підвищенням якості металевих магнітних матеріалів. Довгий час для високочастотних ланцюгів у сердечниках застосовувалося феррокарт (сполучення із пресованих шарів паперу й шарів дрібного залізного порошку з лаком як зв’язка). Пізніше був виготовлений залізний порошок з величиною часток від 1 до 10 мкм із пентакарбонила заліза в 1928 г у Німеччині. Він застосовувався для виготовлення карбонільних сердечників, часто застосовуваних у вигляді кілець і стрижнів. В 1930 г, в Англії були виготовлені сердечники з порошку пермаллоя. По властивостях він перевершував карбонільні сердечники. Але через дефіцитність сировини такі сердечники могла робити не кожна країна. Через це в інших країнах посилено розроблялися з доступної сировини матеріали для сердечників

У Японії в 1935 році Х.Масумото знайшов такий матеріал, що став відомий за назвою альсифер. Це сплав на основі заліза, легований кремнієм і алюмінієм. Щоб виконати нові високі вимоги електротехніки потрібні нові види магнітних матеріалів. Практично вичерпали свої можливості експериментальні дослідження металевих матеріалів, початі 50-60 років тому. Були використані найкращі із простих, подвійних і більше складних сплавів. У зв’язку з розвитком технологічних процесів, увійшли в застосування плавка й випал. При термомагнітній обробці матеріали одержали нові властивості, дію якої відомо із часу, коли відшукували засобу збільшення індукції насичення кременистої стали

Велика увага на даний момент приділяється ферритам. Лабораторія фірми Philips в 1936 році початку наукові дослідження. Отримані в минулі 70 років практичний досвід і теоретичні знання в області феромагнетизму, дали можливість вести роботу з дослідження ферритов і технології їхнього виробництва зовсім по-іншому.

Своє походження феррити ведуть від магнітного залізняку — природного постійного магніту, що був відомий протягом всієї культурної історії людства. Магнітний залізняк завдяки своїй малій електропровідності, а отже, малим втратам у змінних магнітних полях і здавався придатним для застосування, незважаючи на це, на початку розвитку техніки зв’язку відшукували нові види магнітних матеріалів штучного складу. Однак зовсім не придатні для технічного застосування його магнітні властивості в природному виді

Ідея застосування магнітного залізняку була відсунута майже на 30 років,, щоб зрозуміти, чому це було зроблено розглянемо колишні погляди і їхнє використання при розробці нових видів магнітних матеріалів. Практично всі природні явища, які не могли пояснити в т.ч. і феромагнетизм, пояснювали раніше проявом «флюїдів». На початку XVII в. таке пояснення магнітних явищ давав В.Гильберт.

А.Ампер в 1822 г під впливом відкриття магнітної дії електричного струму, зробленого в 1820 г Ерстедом, для пояснення причини магнетизму запропонував теорію молекулярних струмів. Але він не міг пояснити, чому не відбувається нагрівання магнітного матеріалу молекулярними струмами й де виникає напруга, що викликає ці струми. У результаті теорія втратила значення. Ewing підтверджує подання Вебера про молекулярні магніти наприкінці XIX в., про те, що кожна окрема молекула й кожний атом мають власні магнітні поля. Він побудував модель із великої кількості магнітних стрілок, розміщених у просторі й легко обертових навколо своєї осі, на ній можна було зняти дані кривій намагнічування. Це послужило підтвердженням зв’язку молекулярних магнітів з магнетизмом. Взаємний вплив магнітних стрілок спостерігалося при намагнічуванні моделі. Також він висловлював можливість взаємодії молекулярних магнітів

Теорію Вебера продовжили розвивати *Zn x 2*Zn x 2*Mn*2*див і завдяки цьому низькі втрати на вихрові струми. Індукція насичення становить приблизно 20-25% від індукції насичення залоза

Феррити діляться на три підгрупи:

а) феррити з гарантованими втратами й проникністю;

б) феррити із прямокутною петлею гістерезису;

в) феррити зі спеціальними властивостями

Марганець-Цинкові феррити в порівнянні з нікель-цинковими мають менші втрати. Обоє ці виду ферритов ставляться до першої підгрупи. Т.к. нікель-цинкові феррити мають більше високий електричний опір, те їх доцільно застосовувати в області частот від 500 кГц до 200 Мгц і вище, тобто для ланцюгів високочастотної техніки. Магній-Цинкові феррити призначені для застосування в діапазоні від звукових частот до декількох Мгц.

Феррити із прямокутною петлею гістерезису бувають нікель-цинковими або магні-марганцевими. У техніку УКВ також застосовуються магній-марганцеві феррити, однак співвідношення окремих складових частин у потрійній системі відрізняється від складу магній-марганцевих ферритов із прямокутною петлею гістерезису. Ці феррити разом з магнитострикционними матеріалами ставляться до групи матеріалів зі спеціальними властивостями

Завдяки своїм властивостям, феррити мають дуже широкий діапазон застосування. У цей час феррити застосовуються у виробництві реле,мережних трансформаторів пристроїв зв’язку, дроселів, електромеханічних перетворювачів і резонаторів і т.п. Однак найбільше поширення феррити одержали у виробництві сердечників для котушок (феррокатушек), що запам’ятовують і перемикають ланцюгів і т.п.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Школьный софт – сборники сочинений, готовые домашние задания по всем предметам