Вещества, способные намагничиваться в сравнительно слабых полях (0,002—0,008 A/см), называются магнитными. Свойства магнитных материалов определяются кривой намагничивания и петлей гистерезиса. По величине коэрцитивной (задерживающей) силы Нс магнитные материалы делятся на магнитно- мягкие и магнитно-твердые. Граница между ними лежит в области Н — 8 А/см: у магнитно-мягких материалов коэрцитивная сила меньше указанной, у магнитно-твердых — больше и достигает нескольких сотен и даже тысяч ампер па сантиметр.
Магнитно-мягкие материалы из-за малых значений коэрцитивной силы (узкая петля гистерезиса) имеют малые потери на гистерезис. Ценным свойством, благодаря которому магнитно-мягкие материалы широко применяют в сильноточной электротехнике, являются относительно большие значения магнитной проницаемости μ и индукции насыщения В.
Наибольшее применение в электротехнике получила электротехническая сталь, легированная кремнием. Введение кремния в количестве 0,8 — 4,8 % резко повышает удельное электрическое сопротивление, что приводит к снижению потерь на вихревые токи и перемагничивание, увеличивает хрупкость стали. Поэтому кремния добавляют не более 1 %. Марки электротехнических сталей обозначаются буквами и цифрами, которые расшифровываются следующим образом: буква Э — электротехническая сталь; первая цифра после буквы Э указывает на примерное содержание кремния (процент легирования); вторая цифра характеризует величину удельных потерь (буква А — очень низкие удельные потери) и магнитной проницаемости; третья цифра (0) означает, что сталь холоднокатаная и четвертая цифра (0) — сталь мало текстурированная.
Для изготовления силового электрооборудования используются следующие марки сталей:
Э310, Э320, Э330, Э33А — холоднокатаные текстурированные;
Э11, Э12, Э13, Э21, Э22, Э31, Э32, Э44, Э42, Э43, Э43А — горячекатаные нетекстурированные;
Э1100, Э1200, Э1300, Э3100, Э3200 — холоднокатаные мало текстурированные;
Э0100, Э0200, Э0300 — нелегированные холоднокатаные нетекстурированные.
Основным критерием при выборе перечисленных сталей являются удельные потери, определяемые по кривой намагничивания. Величина удельных потерь зависит от технологии обработки и толщины листа стали.
Пермаллой — железоникелевый сплав — легко намагничивается в слабых полях, имеет большую магнитную проницаемость. Применяется в измерительных трансформаторах и приборах. Пермаллои пластичны и легко прокатываются в листы и ленты до толщины 0,008 мм. Материал весьма чувствителен, к механической обработке и удару, поэтому готовые детали из пермаллоя необходимо отжигать для снятия наклепа. Отжиг ведется при температуре 1000— 1200 °С в среде, защищенной от окисления. Характеристики пермаллоев восстанавливают нагревом до 900—1000 °С по специальной технологии.
Порошковые магнитные материалы применяют там, где необходимы стабильные магнитные свойства и малые потери на вихревые токи. Уменьшение потерь в этих материалах достигается изоляцией друг от друга магнитных зерен порошка. Нужная форма изделию из магнитодиэлектрика обычно придается прессованием.
Алсифер — сплав железа, алюминия и кремния — имеет большую начальную магнитную проницаемость, величина которой зависит от соотношения его компонентов. Из-за хрупкости алсифер не поддается ковке, прокатке, резанию; возможна только подгонка некоторых размеров (после литья) шлифованием. Из алсифера изготовляют корпуса приборов, машин, аппаратов; магнитные экраны; магнитопроводы приборов при работе их на постоянном токе или в медленно изменяющихся переменных полях. Измельченный в тонкий порошок, этот материал применяют для изготовления сердечников высокочастотных устройств.
В некоторых дросселях, измерительных трансформаторах тока и приборах требуется постоянная магнитная проницаемость в определенном диапазоне изменения напряженности. Таким свойством обладает перминвар — сплав железа, никеля и кобальта.
Элементы магнитопроводов, работающие В воздушных зазорах с сильным магнитным полем (240 А/см и более), выполняют из материала с более высокой, чем у электротехнической стали, магнитной индукцией насыщения, например из пермендюра, содержащего около 50 % кобальта и 1,8 % ванадия. Для получения магнитодиэлектриков применяют также порошки чистого и карбонильного железа.
Ферриты отличаются от обычных ферромагнетиков сравнительно малым значением индукции насыщения (20—25 % индукции насыщения стали) и большим удельным электрическим сопротивлением. Ферриты представляют собой смеси специально подобранных окислов металлов с окисью железа. Название ферриту дается по двухвалентному металлу, окисел которого входит в состав феррита. Так, если в состав феррита входит окись цинка, то феррит называется цинковым (MnFe2O4); если в состав феррита входит окись марганца (МnFе2O4),— марганцевый или феррит марганца. В технике применяют сложные (смешанные) ферриты, обладающие более высокими значениями магнитной индукции и удельного электрического сопротивления. Из них изготовляют сердечники силовых трансформаторов. Ферриты делятся на магнитно-мягкие и магнитно-твердые. В первых используются окислы никеля, марганца, цинка, лития, меди; во-вторых — окислы бария и кобальта.
Магнитно-твердые материалы, будучи намагниченными, длительное время сохраняют сообщенную им магнитную энергию. Эти материалы используют при изготовлении постоянных магнитов, где они служат источником постоянного магнитного поля. К таким материалам относятся стали, легированные хромом, вольфрамом или кобальтом; железо—никель—алюминиевые и железо—кобальт— ванадиевые сплавы; металлокерамические материалы; ферриты и др. Постоянные магниты широко применяют в производстве электроизмерительных приборов, электромагнитов, реле и других электромагнитных устройств.
