Время намагничивания и время размагничивания стали, как прикинуть? Опции

[yrbis]

Доброе время суток. Требуется решить такую задачу: Есть П-образный ферромагнитный сердечник, на него намотана катушка. Сердечник с катушкой, располагается над стальным бруском. Катушка подключена к источнику тока. Источник тока формирует импульс. Собственно интересует два вопроса:
Первый:
в момент подачи тока, на поверхности стали сформируются вихревые токи, поле вглубь проникать не будет. Постепенно, область с токами будет расширяться вглубь, интенсивность токов будет падать, магнитное поле будет проникать всё глубже. Наконец, в пределе весь металл будет промагничен. Как оценить время этого процесса?
Второй:
После окончания всех переходных процессов, в какой-то момент, ток в катушке, так же резко, как и появился, исчезает. Теперь картина обратная, опять образуются вихревые токи, стремящиеся сохранить поле в металле. Постепенно энергия магнитного поля, полученная при намагничивании, переходит в тепло, благодаря вихревым токам. Происходит размагничивание вплоть до некоторой остаточной намагниченности. Как оценить время этого процесса?

Подскажите, пожалуйста, кто знает.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yrbis]

Ещё вопрос возник. Собственно по описанной мной задаче собран макет. Источником тока я формирую намагничивающий импульс длительностью около 100 миллисекунд. После чего источник тока возвращается в "0". Усилителем с достаточно большим входным сопротивлением, я наблюдаю напряжение на выводах катушки после скачкообразного снятия тока. Получается, что после выхода усилителя из насыщения я наблюдаю экспоненциальное затухание сигнала, причём после обработки данных оказалось, что это затухание очень точно(писали, что грубо) описывается экспонентой Um*e^(-t/tau). Собственно как и писали выше tau, это постоянная времени L/R, как я понял, для её оценки я могу разбить метал на кучу маленьких торов, "намотанных" на сердечники с проницаемостью стали, проводимость тора так же должна совпадать с проводимостью стали. Тогда в итоге получится, что постоянная времени зависит только от параметров - проницаемость и проводимость металла . Но на практике я снял зависимость постоянной времени от величины начального тока намагничивания и увидел, что во первых она есть, а во вторых она не линейна.(выложить не могу, осталась на работе, зависимость похожа на логарифмическую) Так же я снял зависимость постоянной времени от зазора до металла(0.5мм - 3мм) и увидел, что она тоже не линейна. Если процесс полностью обусловен вихревыми токами в металле, то козалось бы увеличивая зазор или амплитуду тока я должен видеть изменение Um в приведённой выше формуле, а не tau, откуда тогда нелинейность?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AndreyVN]

Ещё вопрос возник. Собственно по описанной мной задаче собран макет. Источником тока я формирую намагничивающий импульс длительностью около 100 миллисекунд. После чего источник тока возвращается в "0". Усилителем с достаточно большим входным сопротивлением, я наблюдаю напряжение на выводах катушки после скачкообразного снятия тока. Получается, что после выхода усилителя из насыщения я наблюдаю экспоненциальное затухание сигнала, причём после обработки данных оказалось, что это затухание очень точно(писали, что грубо) описывается экспонентой Um*e^(-t/tau). Собственно как и писали выше tau, это постоянная времени L/R, как я понял, для её оценки я могу разбить метал на кучу маленьких торов, "намотанных" на сердечники с проницаемостью стали, проводимость тора так же должна совпадать с проводимостью стали. Тогда в итоге получится, что постоянная времени зависит только от параметров - проницаемость и проводимость металла . Но на практике я снял зависимость постоянной времени от величины начального тока намагничивания и увидел, что во первых она есть, а во вторых она не линейна.(выложить не могу, осталась на работе, зависимость похожа на логарифмическую) Так же я снял зависимость постоянной времени от зазора до металла(0.5мм - 3мм) и увидел, что она тоже не линейна. Если процесс полностью обусловен вихревыми токами в металле, то козалось бы увеличивая зазор или амплитуду тока я должен видеть изменение Um в приведённой выше формуле, а не tau, откуда тогда нелинейность?

А магнитные домены за время импулься не успевают "крутнуться"?
Если успевают, то для более точного описания нужно использовать теорию ферромагнетизма Вейса (Weiss). Там описана динамика магнитных доменов.

Предложенный SSerge рассчет основан, как я понял, на том, что L должно быть _измеренно_ для катушки с сердечником из исследуемого образца стали.