Магнитная анизотропия

Магнитным усилителем (МУ) называют бесконтактное электромагнитное устройство, предназначенное для управления мощностью, поступающей от источника питания в нагрузку.

Генератор ГР питает двигатель постоянного тока привода ротора ДР (П 127-8к, 250 кВт, 330 В). Обмотка возбуждения генератора ГР питается от реверсивного однофазного тиристор-ного преобразователя, управляемого магнитным усилителем, а обмотка возбуждения двигателя ДР — от нереверсивного однофазного тиристорного преобразователя, который управляется своим магнитным усилителем. В качестве датчика скорости ротора используется тахогенератор постоянного тока.

станции управления с реверсивным магнитным усилителем СМУ, состоящим из двух магнитных усилителей МУ1 и МУ2, для усиления сигнала (усилитель питает обмотки возбуждения генератора ОВГП) и с предварительным полупроводниковым фазочувствительным усилителем ППУ-1, служащим для усиления управляющего сигнала;

Схема индивидуального электропривода ротора по системе генератор — двигатель буровой установки «Урал-маш-50003» показана на 3.1. Генератор ротора ГР (П 142-6К, 400 кВт, 460 В) входит в состав трехмашинно-го преобразовательного агрегата, вращаемого синхронным двигателем С ДА (СДЗ 13-34-6, 500 кВт, 6 кВ, 1000 об/мин). ГР питает двигатель постоянного тока привода ротора ДР (П 127-8к, 250 кВт, 330 В). Обмотка возбуждения генератора ОВГР питается от реверсивного однофазного тиристорного преобразователя ТПВГ, управляемого магнитным усилителем МУ\, а обмотка возбуждения двигателя ОВДР — от нереверсивного однофазного тиристорного преобразователя ТПВД, который управляется своим магнитным усилителем МУг- В качестве датчика скорости ротора используется тахогенератор постоянного тока.

Упрощенная электрическая схема регулятора РПДЭ-3 показана на рис 3 7 Регулятор состоит из следующих основных частей: а) рессорного датчика веса типа ДВР-26, устанавливаемого на неподвижном конце талевого каната и служащего для измерения веса на крюке; датчик состоит из рессор и сельсина СД; б) узла уставки веса и скорости, состоящего из сельсина-приемника Lit уставки веса и задающего сельсина СЗ уставки скорости; оба сельсина связаны через зубчатую передачу с общей рукояткой управления расположенной вместе с универсальным переключателем УП на пульте управления регулятором; в) станции управления с реверсивным магнитным усилителем СМУ, состоящим из двух магнитных усилителей МУ{ и МУ2 и служащим для усиления сигнала (усили-

Задачи этого раздела посвящены анализу цепей с простейшим магнитным усилителем и усилителем с самонасыщением на сердечниках с реальными магнитными характеристиками. При решении задач с простейшими усилителями используют семейство кривых одновременного намагничивания постоянным и переменным магнитными полями различных материалов. Анализ усилителей с самонасыщением производят по семействам динамических кривых размагничивания различных материалов.

Для осуществления требуемых механических экскаваторных характеристик приводов главных рабочих механизмов одноковшовых экскаваторов могут применяться следующие системы электропривода: асинхронный привод, генератор — двигатель с трехобмоточным генератором (ТГ—Д), генератор—двигатель с электромашинным усилителем (Г—Д с ЭМУ), генератор—двигатель с силовым магнитным усилителем (Г—Д с СМУ), генератор—двигатель с эСлектромашинным усилителем и промежуточным магнитным усилителем (Г—Д с ЭМУ и ПМУ), генератор— двигатель с силовым и промежуточным магнитными усилителями (Г—Д с СМУ и ПМУ), генератор—двигатель с ти-ристорным возбудителем (Г—Д с ТВ), тиристорный преобразователь—двигатель (ТП—Д).

Замена ЭМУ силовым магнитным усилителем СМУ в значительной степени повышает надежность работы привода экскаватора.

На схеме 6.5 преобразователь П (например, магнитный или электромашинный усилитель или тиристор-ный выпрямитель с промежуточным магнитным усилителем) имеет две обмотки управления: одна ОУ1, сигнал управления которой пропорционален разности задающего сигнала U3, снимаемого с потенциометра П1, и сигнала отрицательной обратной связи по скорости ?/0-с, снимаемого с тахогенератора GT, и другая обмотка ОУ2, включенная через диод V на разность опорного напряжения 1/оп, снимаемого с потенциометра /72, и падения напряжения

Упрощенная принципиальная электрическая схема привода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и с магнитным усилителем (система МУ—Д) приведена на 12.7. Силовой преобразователь состоит из неуправляемого полупроводникового выпрямителя,собранного по трехфазной мостовой схеме, в каждое плечо моста которого включено по силовой обмотке магнитного усилителя (\wl — 6wl). Регулирование напряжения на выходе преобразователя происходит за счет изменения магнитного состояния сердечников, на которых расположены силовые обмотки магнитноТТГ*усили-теля, т. е. за счет изменения индуктивности этих обмоток, магнитное состояние сердечников зависит от токов, протекающих в обмотках управления w2 и w3, и тока в силовых обмотках усилителя. Ток в силовых обмотках подмагничивает сердечники. Действие тока в обмотках управления, охватывающих сердечники, зависит от его направления.

12.7. Упрощенная принципиальная электрическая схема привода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и магнитным усилителем (система МУ — Д).

Большое внимание уделяется исследованию так называемых за-критических пленок. Такое название они получили потому, что :<за-критические» свойства возникают только в пленках, толщина которых больше некоторой критической/гь.р. Если для очень тонких пленок характерны однодоменное состояние и магнитная анизотропия, ориентированная в плоскости пленки, то для закритических пленок характерна многодоменная конфигурация с микрополосовой доменной структурой ( 1.15). По оценке Киттеля толщина, при которой перестраивается доменная структура, находится в пределах 3-Ю"6 — ЬЮ~8см.

Закритические пленки обладают петлей гистерезиса необычной формы ( 1.16); им свойственна так называемая вращательная магнитная анизотропия, под которой понимают возможность осуществления поворота системы полос под действием внешнего поля. Это свойство используется в информационных устройствах, Закритические пленки применяют также в качестве магнитоуправляемых дифракционных решеток, в голографии и в некоторых других областях.

Пермаллои. Они относятся к магнитомягким материалам, обладающим высокой магнитной проницаемостью в слабых полях, и представляют собой железоникелевые сплавы. Такие сплавы характеризуются тем, что магнитная анизотропия и магнитострикция практически отсутствуют; это является одной из причин особенно легкого намагничивания пермаллоев. Пермаллои подразделяются на высоконикелевые (72—80 % никеля) и низконикелевые (40— 50 % никеля).

Магнитная анизотропия. Способность материала намагничиваться зависит от ряда факторов. Магнитные свойства неодинаковы в различных кристаллографических направлениях. Так, если поле направлено вдоль ребра кристалла железа, то магнитная индукция при той же напряженности поля Я выше, чем в случае направления поля вдоль диагонали основания или вдоль главной диагонали; направлениями наиболее легкой намагниченности в кристаллах железа являются направления, параллельные ребрам кристалла. Аналогичные направления облегченного намагничивания, существуют и в других ферромагнитных кристаллах1. Различие в магнитных свойствах вдоль разных кристаллографических направлений представляет собой магнитную анизотропи.ю. Количественной мерой магнитной анизотропии служит константа магнитной анизотропии K,v Она оценивается разностью энергии намагничивания (до насыщения) единицы объема материала по направлениям наиболее легкого и наиболее трудного намагничивания. Такими направлениями, как сказано,

Важным примером поля в среде, не подчиняющегося принципу взаимности, является гармоническая волна, распространяющаяся в намагниченном постоянным магнитным полем феррите — ферромагнитном полупроводнике, широко применяемом в технике сверхвысоких частот. В феррите возникает магнитная анизотропия, обусловленная прецессионным движением магнитных вибраторов вокруг оси, вдоль которой направлено подмагничивающее поле. Каждая составляющая вектора Б зависит от нескольких составляющих вектора Н, и если постоянное магнитное поле направлено

Магнитная анизотропия. Монокристаллы ферромагнетиков обладают анизотропией намагничивания. В качестве^ примера на 11.4 показаны кривые намагничивания кристалла железа, обладающего кубической решеткой, в направлениях [111], [110], [100]. Из 11.4 видно, что в монокристалле существуют направления, вдоль которых намагничивание идет наиболее легко и насыщение достигается при низких Н. Их называют направлениями легкого намагничивания. У железа таковыми являются ребра куба [100]. В направлении же .[111] намагничивание происходит наиболее трудно и насыщение достигается при более высоких Н. Это направления трудного намагничивания. Интеграл

ходе граничащими окажутся домены с анти параллельными спинами, вследствие чего обменная энергия границы раздела увеличится согласно формуле (11.32) с i/об'м =—JSZ (параллельные спины, 6 = 0) до 1С«м = JS* (антипараллельные спины, 0 = 180°), т. е. на максимально большую величину 2JS2. С этой точки зрения энергетически более выгодным является постепенный переход от ориентации в одном домене к противоположной ориентации в другом домене, протекающий на протяжении некоторой толщины b ( 11.11, б). Такой переходной слой называют стенкой Блоха. Чем она толще, тем на меньшую суммарную величину изменяется обменная энергия при переходе от одного домена к другому. По этой причине толщина стенки Блоха должна, казалось бы, неограниченно расти. Однако этому препятствует магнитная анизотропия.

ки от магнитной анизотропии доказана экспериментально. Для железа граница между антипараллельными доменами имеет толщину 13-10~8 м, т. е. около 500 элементарных ячеек. У кобальта энергия магнитной анизотропии на порядок больше, чем у железа, соответственно толщина стенки меньше ста элементарных ячеек. В материалах, магнитная анизотропия которых крайне мала, толщина стенок может быть на несколько порядков выше и достигать десятков и сотен тысяч элементарных ячеек. В этом • случае домены имеют неправильную конфигурацию, определяющуюся случайным характером внутренних напряжений. Такую доменную структуру имеют высоконикелевые пермаллои. Криволинейные доменные границы могут наблюдаться и в кристаллах с большой магнитной анизотропией, но на таких плоскостях среза, в которых энергия магнитной анизотропии вдоль разных направлений не будет сильно отличаться. Например, в плоскости базиса

Примечания: 1. В обозначениях марок сплавов буквы означают: Б — ниобий, Д — медь, К — кобальт, Н — никель, С — кремний, Т — титан, Ю — алюминий, А — столбчатую кристаллическую структуру, АА — монокристаллическую структуру. Цифры означают процентное содержание элемента. 2. Во всех сплавах имеется магнитная анизотропия, кроме сплавов ЮНД4, ЮНД8, ЮНТС, ЮНДК15, ЮНДК18.

Обозначения: А — столбчатая кристаллическая структура; АА — монокристаллическая структура. Цифры указывают на процентное содержание элемента. Примечания: 1. Остальной компонент всех сплавов — железо. 2. Магнитная анизотропия отсутствует у сплавов ЮНД4, ЮНД8, ЮНТС, ЮНДК15, ЮНДК18; у всех остальных имеется.

Магнитотвердые деформируемые материалы на основе сплавов железа, хрома и кобальта, подвергающиеся горячей и холодной пластической деформации, предназначены для изготовления постоянных магнитов толщиной не более 50 мм и диаметром не более 100 мм. Буквы означают: X — хром, К — кобальт, Ф — ванадий. В зависимости от направленности магнитных свойств материалы подразделяют на анизотропные и изотропные. Буква А — магнитная анизотропия. Материал изготовляют литым (Л), горячекатаным (ГК), холоднокатаным (ХК).