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磁粉探伤机、磁粉探伤仪、退磁机中交流磁化、退磁交替过程产生的磁滞回线效应分析
2016/3/23

首先需要了解什么是磁滞回线?

磁滞回线指描述磁滞现象的闭合磁化曲线,如下图1所示:

探伤机磁滞回线 

1 磁滞回线

0-1曲线:

铁磁性材料在外加磁场强度的作用下由0点磁化到1点,到达1点后磁感应强度B不再随着外加磁场强度H的增加而增加,而是保持在Bm值,此时的0-1曲线叫初始磁化曲线。此时1点被称为饱和点m,其铁磁性材料内部对应的磁畴全部转向与外加磁场方向一致;

1-2曲线:

逐渐减小磁场强度H至零值后,磁感应强度B不沿0-1曲线下降,而是沿着1-2曲线下降,直至2点停止,此时磁感应强度B值不再是初始值零,而是剩余部分磁感应强度Br(简称剩磁),这种磁感应强度B变化滞后于磁场强度H变化的现象被称为磁滞现象。磁滞现象反应了磁化过程的不可逆性;

2-3曲线:

为了使剩磁Br归于零值,需要外加一个反向磁场强度-H,随着外加反向磁场强度-H的逐渐增加-Hc(被称为矫顽力)值,出现2-3曲线,反向磁感应强度-B由Br值逐渐归于零值,剩磁消失,铁磁性材料不显示磁性;

3-4曲线:

如果继续增加反向磁场强度-H至超过-Hc,会出现反向磁感应强度-B随着-H的增加而逐渐的增加至-Hm值,至后磁感应强度-B不再随着外加反向磁场强度-H的增加而增加,而是保持在-Bm值,形成3-4曲线,此时的磁感应强度与初始磁化曲线的磁感应强度方向相反,其最大饱和点m与0-1曲线中的最大饱和点m大小相等,方向相反;

4-5曲线:

逐渐减小反向磁场强度-H至零值后,反向磁感应强度-B不是沿着3-4曲线下降,而是沿着4-5曲线下降,直至5点停止,5点对应反向剩磁-Br,同样是出现反向磁滞现象,且为不可逆性;

5-6曲线:

要想使铁磁性材料的反向剩磁消失,只有加上正向磁场强度H,随着正向磁场强度逐渐增加至Hc,反向剩磁-Br逐渐减小为零值,此走势形成5-6曲线;

6-1曲线:

如果继续增加正向磁场强度H至超过,会出现正向磁感应强度B随着H的增加而逐渐回归至饱和点,此走势为6-1曲线。

以上由0-1构成磁化过程,1-2-3-4-5-6-1构成的曲线走势图被称为磁滞回线,且只有交流电才能出现正反方向交替的磁场强度,才能形成磁滞回线效应,我们利用0点磁化点的切线形成的角度来表示该材料磁化的难易程度,若角度越大,其越容易磁化;若角度越小,其越难以磁化。

对于不同的磁性材料,其对应额磁滞回线效应也是不同的,下面就简单的对比一下软磁性材料、硬磁性材料、距磁性材料各自的相同和不同之处:

(1)软磁性材料

软磁性材料指的是磁滞回线狭长,具有高磁导率µ、低矫顽力Hc<100A/m、低磁阻、较低剩磁Br的铁磁性材料。其特点是容易被磁化,也容易被退磁。例如纯铁、低碳钢、软磁铁氧体。

磁粉探伤机软磁性材料磁滞回线 

图2 软磁性材料磁滞回线

(2)硬磁性材料

硬磁性材料指的是是磁滞回线肥长,具有低导磁率µ、高矫顽力Hc≥100A/m、高磁阻、高剩磁Br的铁磁性材料。其特点是难以被磁化,也难以被退磁。例如铝镍钴、稀土钴、硬磁铁氧体。

磁粉探伤仪硬磁性材料磁滞回线 

图3 硬磁性材料磁滞回线

(3)距磁性材料

距磁性材料是硬磁性材料的一种特例。其特点是,初始磁化时较容易被磁化;一经退磁,就表现出较高的剩磁Br,其值非常接近磁感应强度的最大值Bm再次磁化,就表现出较高的矫顽力Hc,其值非常接近饱和点Hm。距磁性材料常被用在现代电机中,计算机的存储芯片中。

退磁机距磁性材料磁滞回线 

图4 距磁性材料磁滞回线

磁粉探伤机磁粉探伤仪退磁机就是依据以上原则,根据所测得不同的材料,调节不同的磁化退磁电流,从而达到充磁、退磁的效果。

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