2.5. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

На основании рассмотрения особенностей импульсного режима можно считать, что пригодность магнитного материала для изготовления из него МС ИТ можно оценивать по значениям индукции насыщения, коэрцитивной силы, удельного электрического сопротивления, а также по возможности проката в виде тонких листов или лент. Из магнитных материалов, выпускаемых отечественной

Рис. 2.11. (см. скан) Удельная энергия потерь в магнитных материалах для приращения индукции

Таблица 2.1. (см. скан) Характеристика электротехнических сталей и пермаллоев (ГОСТ 21427.1-83 и ГОСТ 10160-75)

промышленностью, в наибольшей мере пригодны электротехнические стали марок 3405-3408, 3421-3425 ГОСТ 21427.1-83 и пермаллои марок 5ОН; 34НКМП, 79НМ, 65НП, 38НС, 42НС, 50НПУ, 50НХС, 80НХС ГОСТ 10160-75. Характеристики некоторых из перечисленных магнитных материалов, чаще всего применяемых в ИТ, приведены в табл. 2.1.

На основании данных таблицы по формуле (2.18) вычислена удельная энергия потерь при перемагничивании наиболее часто применяемых в ИТ магнитных материалов в функции длительности импульса и толшины ленты для близкого к максимальному возможному приращения индукций Результаты вычислений представлены на рис. 2.11. Графики показывают, что с уменьшением длительности импульса потери быстро растут и снизить их можно, только уменьшая толщину ленты из магнитного материала.

При большой частоте повторения и малой длительности импульсов мощность потерь может оказаться очень большой, что приведет к трудностям с охлаждением МС; В таких случаях целесообразно применение в МС пермаллоев марок с относительно

высоким удельным электрическим сопротивлением. То, что у этих пермаллоев малая индукция насыщения, не имеет особого значения, так как в рассматриваемом случае иэ-за больших потерь приращение индукции приходится все равно уменьшать.

При малой длительности трансформированных импульсов большой интерес представляет МС из ферритов. Вследствие чрезвычайно высокого удельного электрического сопротивления ферритов потери на вихревые токи в них практически отсутствуют.

Например, удельное сопротивление никель-цинкового феррита что примерно на 14 порядков выше, чем у электротехнических сталей и пермаллоев. Этот феррит имеет индукцию насыщения при напряженности магнитного поля и относительную магнитную проницаемость 350 при таком же приращении индукции.

Несмотря на небольшую индукцию насыщения, применение ник ел ь-цинковых ферритов весьма перспективно в ИТ наносекундного диапазона длительностей импульсов. Главные недостатки ферритов кроме отмеченной низкой индукции насыщения - технологические трудности изготовления из них МС большого размера, хрупкость и зависимость параметров от температуры. Тем не менее в наносекундном диапазоне на ферритовых МС можно изготовлять ИТ мощностью до 1 ГВт.

Из трансформаторных сталей в ИТ наибольшее распространение получила сталь 3425. Эта сталь имеет большую индукцию насыщения, в отожженном состоянии характеризуется малой коэрцитивной силой, высокой степенью прямоугольности петли гистерезисного цикла и выпускается в относительно тонких лентах. Эти качества в сочетании с Невысокой стоимостью обусловили ее широкое применение в ИТ.

Данные табл. 2.1 показывают, что характеристики пермаллоев очень близки к соответствующим характеристикам стали 3425. Главное различие между ними состоит в том, что пермаллои выпускаются в более тонких лентах. Этим достигается значительное, до 100-кратного, уменьшение потерь на вихревые токи по сравнению с потерями в стали 3425 — даже при толщине ленты 0,05 мм. Исключительно этой причиной обусловлено и оправдано применение пермаллоев в МС ИТ.

На рис, 2,12 и 2.13 приведены основные кривые намагничивания и зависимости средней относительной магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля для трансформаторных сталей 3421 (Э340), 3424 (Э360А) и 3425 (Э360АА). Как видно из рисунков, сталь 3425 имеет максимальные индукцию насыщения и магнитную проницаемость, что обусловило ее преимущественное применение в ИТ, Однако вследствие обычно значительного эффекта вихревых токов, особенно при малой длительности импульсов, кажущаяся магнитная проницаемость оказывается примерно на порядок меньше средней. Поэтому реальное преимущество стали 3425 по сравнению с другими электротехническими сталями состоит только в большей индукции

насыщения. В связи с этим, если по каким-либо причинам, например вследствие напряженного теплового режима МС, приращение индукции приходится ограничивать, то вполне целесообразно применение и других сталей.

Рис. 2.12. Основные кривые намагничивания трансформаторной стали различных марок

Рис. 2.13. Средняя относительная магнитная проницаемость трансформаторной стали различных марок

Кроме приведенных в табл. 2.1 промышленностью выпускаются и другие электротехнические стали и пермаллои. Все эти магнитные материалы пригодны для использования в ИТ. Определяющими возможность их применения факторами являются допустимое приращение индукции, удельное электрическое сопротивление и толщина листов. Если эти характеристики магнитного материала соответствуют установленным выще критериям, то в электромагнитном отношении совершенно безразлично, какой из этих материалов будет применен в МС ИТ. Существенными являются только конструктивные и технологические факторы, определяющие ту или иную степень производственной сложности изготовления МС из тонких листов.