Определение точки Кюри TC ферритов

[pic 1]

Цель работы: ознакомление с методикой измерения магнитной проницаемости высокочастотных магнитомягких материалов – ферритов; исследование температурной зависимости начальной магнитной проницаемости µ(Т); расчет температурного коэффициента магнитной проницаемости αμ; определение магнитной точки Кюри TC ферритов.

  Краткое описание метода измерения индуктивности магнитной тороидальных сердечников: собранный сердечник помещают в термостат, и после воздействия стабилизирующих циклов, температуру измерения обводят до заданного верхнего значения, затем до заданного нижнего значения, и, наконец, приводят к значению, с которого начинался цикл. Скорость изменения температуры во время цикла измерения должна быть постоянной и равной примерно 0,2°𝐶/мин.  В течение цикла измерения регистрируют одновременно значения индуктивности и температуры через промежутки времени, не превышающие 1 мин. Время начала измерений также должно быть записано.

  Описание исследуемого материала:

  Ферриты — соединения оксида железа Fe2O3 с более осно́вными оксидами других металлов, являющиеся ферримагнетиками.  

  Основными достоинствами ферритов являются:

1. Низкая электропроводность в силу того, что ферриты не является металлическими материалами.

2. Высокая начальная магнитная проницаемость, которая во много раз больше, чем у магнито-диэлектриков.

  Ферриты имеют и недостатки:

1. У них малая величина намагниченности (индукции насыщения).

2. У ферритов, как правило, не очень высокая точка Кюри (во всяком случае, у ферритов с высокой начальной магнитной проницаемостью)

  Ферриты получают либо непосредственно из оксидов, либо в процессе разложения солей и гидроокисей различных металлов. Химический состав ферритов определяют по процентному содержанию металлов. Наибольшее распространение получили никель-цинковые и марганец-цинковые ферриты.

  Параметры, исследуемых образцов: dср = 3,0 см, S = 0,24 см2, N=20.

  Расчетные формулы, их расшифровка, пример одного расчета:

  Рассмотрим, как связаны между собой индуктивность сердечника L и магнитная проницаемость µ:

[pic 2]

где L– индуктивность сердечника; Ф – магнитный поток; I–ток, текущий через обмотку; N- число витков, нанесенных на тороид; S – поперечное сечение тороида; µ0– магнитная постоянная; µ– магнитная проницаемость материала сердечника; H– напряженность магнитного поля, создаваемого в образце током I.

  Подставив в формулу (1) Н= N * I/dср, получим в системе СИ выражение:

[pic 3]

  Таким образом, начальная магнитная проницаемость определяется по формуле:

[pic 4]

где L – индуктивность сердечника из исследуемого материала, Гн;                    µ0= 4π·10-7Гн/м; N– число витков обмотки на исследуемом феррите, S– площадь поперечного сечения тороида, перпендикулярная магнитным силовым линиям, м2; dср – средний диаметр тороида, м.

  Для оценки температурных изменений магнитной проницаемости пользуются температурным коэффициентом проницаемости TKµ или αµ; его рассчитывают для заданного интервала температур по формуле:

[pic 5]

где µн1– начальная магнитная проницаемость образца при температуре Т1 (комнатная температура); µн2– начальная магнитная проницаемость образца при температуре Т2.

µн1= [pic 6]

  Результаты эксперимента в виде таблицы и графика µ(T) для феррита 1000НН и 2000НМ:

Определение точки Кюри TC по графику (в технике за точку Кюри ферритов принимают такую температуру, при которой µ принимает максимальное значение):