2015-07-21
489
У даній роботі використається осцилографічний метод вимірювання магнітних характеристик матеріалів.
Рис.3. Схема лабораторного стенду для осцилографічного методу вимірювання
характеристик феромагнітних матеріалів.
Будова схеми:
Г -звуковий генератор, який потрібен для подачі синусоїдального сигналу частотою 1...10 кГц.
Клеми (1-3) – для подачі змінного сигналу (входу). На них подається сигнал.
Клеми (2-3) – для подачі напруги магнітного поля Н.
R1 – для внутрішнього опору через нього проникає струм І.
W1 - первинна обмотка, у неї виникає ЕРС.
ФМ – феромагнетик для визначення властивостей.
W 2 – вторинна обмотка у неї виникає ЕРС.
R2-С1 – схема для інтегрування кривої.
О – осцилограф для виведення кривої на екран.
Клеми (4-5) – для того, щоб подати напругу з конденсатора С1.
Схема лабораторного стенда складається зі спеціального макета, звукового генератора низької частоти й осцилографа. Спеціальний макет містить в собі електричну вимірювальну схему й кілька кільцевих феромагнітних зразків, на кожному з яких є дві обмотки з мідного дроту: первинна W1 і вторинна W2. Зміна зразків виконується перемикачем на передній панелі макета (на мал.3 показана схема для одного зразка).
|
|
|
Від звукового генератора Г на вхідні клеми макета 1-3 подається змінний синусоїдальний сигнал частотою 1...10 кГц. При цьому через первинну обмотку W1 і постійний резистор R1 протікає струм намагнічування Iнм. Струм намагнічування створює магнітне поле напруженістю Н = Iнм ·W1·(pdср)–1, (dср– середній діаметр кільцевого феромагнітного зразка). Напруга на резисторі R1 пропорційна струму намагнічування, а отже й напруженості магнітного поля Н.
Магнітне поле Н спричиняє існування в досліджуваному матеріалі змінного магнітного потоку Ф, що викликає у вторинній обмотці W2 (індукує) електрорушійну силу e2:
. відповідно Ф = В·S зр, (1)
. (2)
При розрахунку прийнята умова, що магнітне поле в кільцевих феромагнітних осердях однорідне й вектор магнітної індукції В перпендикулярний площі перетину зразка S зр.
Щоб визначити магнітну індукцію В, необхідно проінтегруватидруге рівняння (тобто e2). Функцію інтегрування e2 виконує спеціальна схема R2-C1, а створювана на конденсаторі С1 напруга пропорційно магнітній індукції у феромагнетику.
Якщо напругу з резистора R1 (клеми 2-3), що пропорційна напруженості магнітного поля Н, подати на вхід “Х”, а напругу з конденсатора C1 (клеми 4-5), що пропорційна індукції В, на вхід “Y” осцилографа О, то на екрані осцилографа одержимо криву залежності магнітної індукції від напруженості магнітного поля. Намагнічування й розмагнічування феромагнітного матеріалу при подачі змінного синусоїдального сигналу відбувається по циклу – по кривій у вигляді петлі магнітного гістерезису В(Н). При напруженості величиною Hs матеріал намагнічується до індукції насичення ВS. Основна крива намагнічування визначається як геометричне місце вершин петель гістерезису при зміні Н від нуля до Нm >Hs (див. мал. 2).
|
|
|
Абсолютні значення напруженості магнітного поля Н і магнітної індукції В розраховуются за формулами: 
де ЕХ, ЕY - напруги виміряні, відповідно, на осях “Х” й “Y”, В;
W1, W2 - кількість витків первинної і вторинної обмоток;
R1, R2 - опори резисторів R1, R2 (мал. 1), Ом;
С - ємність конденсатора С1 (мал. 1), Ф;
Sзр - площа перерізу зразка, м 2;
dср - середній діаметр кільцевого феромагнетика, м.
У зв'язку з неоднозначність залежності В(Н), поняття магнітної проникності пов'язане з основною кривою намагнічування.
 |
Інтегральна магнітна проникність μ у будь-якій точці основної кривої намагнічування (наприклад, у точці А0, мал. 1) визначається як
де ВА й HА - значення індукції й напруженості поля в точці; μ0 = 4π∙10–7 Гн/м.
 |  |
Початкова магнітна проникність μн визначається при малих значеннях напруженості магнітного поля (Нн ≤ 0,1 А/м), а динамічна магнітна проникність μ~ визначається в точці насичення (Hs, ВS) співвідношеннями:
 |
Диференційна магнітна проникність μдиф у будь-якій точці А і основної кривої намагнічування пропорційна тангенсу кута нахилу до осі абсцис дотичної до основної кривої, і визначається як
Практично при обчисленні μдиф на основній кривій намагнічування вибирається в області точки А і два близько розташованих значення напруженості поля H1, H2 й для них знаходять по кривій значення індукції В1 й В2. Потім різниці D В=(В2–В1) і D H=(H2– H1) підставляються у формулу.
Таблиця 1. Довідкові дані феромагнітних зразків
| W1 | W2 | Sзр, мм 2 | dср, мм | Fв, Гц |
| Зразок 1 | |||||
| Зразок 2 |
