磁性材料是由鐵磁性物質或亞鐵磁性物質組成的,在外加磁場H 作用下,必有相應的磁化強度M 或磁感應強度B,它們隨磁場強度H 的變化曲線稱為磁化曲線(M~H或B~H曲線)。
磁化曲線一般來說是非線性的,具有2個特點:磁飽和現(xiàn)象及磁滯現(xiàn)象。即當磁場強度H足夠大時,磁化強度M達到一個確定的飽和值Ms,繼續(xù)增大H,Ms保持不變;以及當材料的M值達到飽和后,外磁場H降低為零時,M并不恢復為零,而是沿MsMr曲線變化。材料的工作狀態(tài)相當于M~H曲線或B~H曲線上的某一點,該點常稱為工作點。
軟磁材料的磁性參數(shù)與器件的電氣參數(shù)之間的轉換
在設計軟磁器件時,首先要根據電路的要求確定器件的電壓~電流特性。器件的電壓~電流特性與磁芯的幾何形狀及磁化狀態(tài)密切相關。設計者必須熟悉材料的磁化過程并拿握材料的磁性參數(shù)與器件電氣參數(shù)的轉換關系。設計軟磁器件通常包括三個步驟:正確選用磁性材料;合理確定磁芯的幾何形狀及尺寸;根據磁性參數(shù)要求,模擬磁芯的工作狀態(tài)得到相應的電氣參數(shù)。
電力工業(yè)的發(fā)展促進了金屬磁性材料──硅鋼片(Si-Fe合金)的研制。永磁金屬從 19世紀的碳鋼發(fā)展到后來的稀土永磁合金,性能提高二百多倍。隨著通信技術的發(fā)展,軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀,仍滿足不了頻率擴展的要求。
20世紀40年代,荷蘭J.L.斯諾伊克發(fā)明電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料,接著又出現(xiàn)了價格低廉的永磁鐵氧體。
50年代初,隨著電子計算機的發(fā)展,美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計算機的內存儲器,不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代,后者在60~70年代曾對計算機的發(fā)展起過重要的作用。
50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧體具有獨特的微波特性,制成一系列微波鐵氧體器件。壓磁材料在次世界大戰(zhàn)時即已用于聲納技術,但由于壓電陶瓷的出現(xiàn),使用有所減少。
后來又出現(xiàn)了強壓磁性的稀土合金。非晶態(tài)(無定形)磁性材料是近代磁學研究的成果,在發(fā)明快速淬火技術后,1967年解決了制帶工藝,正向實用化過渡。
1、電壓的調節(jié)
自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋控制系統(tǒng)。無功負荷電流是造成發(fā)電機端電壓下降的主要原因,當勵磁電流不變時,發(fā)電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質量的要求,發(fā)電機的端電壓應基本保持不變,實現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。
2、無功功率的調節(jié):
發(fā)電機與系統(tǒng)并聯(lián)運行時,可以認為是與無限大容量電源的母線運行,要改變發(fā)電機勵磁電流,感應電勢和定子電流也跟著變化,此時發(fā)電機的無功電流也跟著變化。當發(fā)電機與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運行時,為了改變發(fā)電機的無功功率,必須調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是通常所說的“調壓”,而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。
3、無功負荷的分配:
并聯(lián)運行的發(fā)電機根據各自的額定容量,按比例進行無功電流的分配。大容量發(fā)電機應負擔較多無功負荷,而容量較小的則負提供較少的無功負荷。為了實現(xiàn)無功負荷能自動分配,可以通過自動高壓調節(jié)的勵磁裝置,改變發(fā)電機勵磁電流維持其端電壓不變,還可對發(fā)電機電壓調節(jié)特性的傾斜度進行調整,以實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機無功負荷的合理分配。