Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
С помощью осциллографа. Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов
|
|
Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов
Цель работы. Изучение магнитных свойств ферромагнитных материалов, исследование процесса намагничивания ферромагнетиков с помощью осциллографа. Экспериментальное получение основной кривой намагничивания ферромагнитных материалов и построение зависимости магнитной проницаемости материала от напряженности магнитного поля.
Общие положения. При циклическом перемагничивании ферромагнетика изменение индукции в нем будет изображаться петлеобразной замкнутой кривой – петлей гистерезиса:
Нелинейная зависимость B = f (H) показывает, что и магнитная проницаемость μ не является постоянной величиной, а зависит от напряженности поля H. Различают начальную магнитную проницаемость и максимальную магнитную проницаемость.
Описание установки. 
Применяемая в работе схема приведена на рисунке. Подлежащий исследованию сердечник 1 снабжается намагничивающей 2 и измерительной 3 обмотками. Необходимое значение намагничивающего тока устанав-ливается регулятором. Напряжение с шунта r подается на пластины горизонтального отклонения электронного осциллографа; отклонение луча по горизонтали в каждый данный момент будет пропорционально намагничивающему току и соответственно напряженности поля Н. Благодаря интегрирующей цепочке RC мгновенное значение падения напряжения на конденсаторе С пропорционально мгновен-ному значению индукции в образце. Это напряжение подается на пластины вертикального отклонения осциллографа, и на экране получается изображение кривой гистерезисного цикла.
В работе используются два трансформатора с различными магнитопроводами – Ш-образный из листовой стали и кольцевой из феррита.
| Режим | Трансформатор № 1 | Трансформатор № 2 |
| Магнитопровод | Ш-образный из стали Э320 | кольцевой из феррита М2000НМ |
| Сечение магнитопровода | 544 мм2 | 51 мм2 |
| длина магнитной линии | 152 мм | 72 мм |
| Количество витков | w1 = 33, w2 = 170 | w1 = 10, w2 = 23 |
| Параметры RC – цепочки | R = 22 кОм, С = 4 мкФ | R = 4, 7 кОм, С = 0, 15 мкФ |
| Частота измерения | 50 Гц | 5 кГц |
| Сопротивление шунта r | 10 Ом | 10 Ом |
На панели установки размещены:
Осциллограф, переключатель режимов измерения, регулятор тока в первичной обмотке трансформатора, делитель измеряемых сигналов, тумблер «Сеть» и «Питание генератора».
Чувствительность осциллографа зависит от положения делителя измеряемых сигналов. Делитель позволяет ослабить сигналы в 1, 2 и 5 раз:
| Кд | 1: 1 | 1: 2 | 1: 5 |
| Ux, В/дел | |||
| Uy, В/дел | 0, 05 | 0, 1 | 0, 25 |
Методические указания. В начале измерений необходимо убедиться в нулевом положении регулятора тока и минимальном коэффициенте делителя Кд = 1: 1. Затем включается питание установки тумблером «сеть» и включается питание генератора. Необходимо! после включения питания установки выждать 15 мин до установки луча осциллографа в центральное положение.
При измерении регистрируется полный размах петли гистерезиса по горизонтали и по вертикали в делениях и указывается выставленный коэффициент деления.
При Кд = 1: 1 необходимо снять 5 показаний, постепенно увеличивая ток в первичной обмотке трансформатора. При Кд = 1: 2 необходимо снять 3 показания и при Кд = 1: 5 – 2 показания. При последнем измерении надо зарисовать предельную петлю гистерезиса.
Uх и Uy определяются как полный размах петли гистерезиса в делениях, умноженные на чувствительность осциллографа с учетом коэффициента деления, и деленные на 2.
Напряженность поля, магнитная индукция в сердечнике и магнитная проницаемость материала рассчитываются по формулам:
B = m m0 H
По полученным данным необходимо построить основную кривую намагничивания и зависимость m(H). Отметить на рисунке с петлей гистерезиса индукцию насыщения, коэрцитивную силу и остаточную индукцию.
Значения коэрцитивной силы, индукции насыщения, остаточной индукции, начальной и максимальной магнитной проницаемости сравниваются со справочными.
Измерения необходимо провести для каждого образца, переключая режим измерения с Т1 на Т2 при отключенном питании установки.
Контрольные вопросы:
1. Какими свойствами обладают ферромагнетики?
2. Чем объясняется наличие ферромагнитных свойств у некоторых материалов?
3. Что такое магнитный гистерезис?
4. Что означает насыщение ферромагнетика?
5. Чем отличаются ферриты от ферромагнетиков?
6. Почему измерения в установке производятся на разной частоте для разных магнитопроводов?
7. Объясните работу интегрирующей цепочки RC в схеме измерения.
8. Как связана петля гистерезиса с затратами энергии на перемагничивание ферромагнетиков?
9. В чем причина образования остаточной магнитной индукции в ферромагнетиках.
10. Что такое коэрцитивная сила ферромагнетика. Что она характеризует?
11. Чем отличаются магнитомягкие и магнитотвердые ферромагнетики? Их применение в технике.
12. В чем различие потерь на вихревые токи и потерь на перемагничивание?
|