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

 

[Serj78]

Ещё вопрос возник.

Постоянная времени в основном зависит от индуктивности катушки в вашей магнитной цепи. Если вы увеличиваете линейно зазор, естественно, индуктивность падает нелинейно - разница проницаемостей воздуха и стали очень велика. у вас просто сердечник индуктивности с зазором.

Если масштаб времени выброса приведен правильно (порядка 100мс), то , вероятно, зависимость от скин-эффекта весьма незначительна- очень велики постоянные времени для этого...

[gregory]

Постоянная времени в основном зависит от индуктивности катушки в вашей магнитной цепи. Если вы увеличиваете линейно зазор, естественно, индуктивность падает нелинейно - разница проницаемостей воздуха и стали очень велика. у вас просто сердечник индуктивности с зазором.

Если масштаб времени выброса приведен правильно (порядка 100мс), то , вероятно, зависимость от скин-эффекта весьма незначительна- очень велики постоянные времени для этого...

Можно вместо индуктивности поставить контур. Тогда напряжение первой полуволны на контуре будет I*(L\C)1\2 (ток умножить на волновое сопротивление контура) а далее спад колебаний по экспоненте. Частота колебаний известна. По экспоненте спада определяете точно потери. Эксперимент ставите с железкой и без нее.. Добротность контура определите без железки и , зная ее, определяете добротность с железкой и , следовательно, потери в железке. Можно сделать на разных частотах и разных расстояниях. Кстати, на высоких частотах, порядка сотни килогерц, частота при приближении катушки к железке изменится мало, а добротность сильно. Сам измерял. Но у Вас частоты будут много ниже, если витков много. .Строгий расчет потерь на токи Фуко сложен, когда –то видел расчет переходных процессов в блокинг- трансформаторе- сотня страниц многоэтажных формул. Кстати, Ваша катушка имеет собственную резонансную частоту- какая она?.