Определение динамических характеристик

2.1 Схема для определения динамических характеристик осциллографическим способом изображена на рисунок 8.2.

Намагничивающая обмотка L ₁ испытуемого образца ИО подключена через амперметр A, резистор R ₁ к выходу автотрансформатора T. К измерительной обмотке L ₂ подключен интегратор, состоящий из операционного усилителя DA, резисторов R ₂, R ₃, конденсатора C. Напряжения с выхода интегратора и с резистора R ₁ подаются на входы «Y» и «X» электронно-лучевого осциллографа PS.

Для наблюдения динамической предельной петли гистерезиса
B (H) материала устанавливают с помощью движка автотрансформатора T амплитуду тока обмотки L ₁, достаточную для перемагничивания испытуемого образца по предельной петле гистерезиса. Определяют для электронно-лучевого осциллографа масштаб напряжений по вертикали m Y (канал «Y») с помощью калибровочного сигнала осциллографа, принимая во внимание положение его органов управления.

Рассчитывают масштабы индукции mB и напряженности магнитного поля mH, соответствующие наблюдаемой осциллограмме:

,

где R ₁ и R ₂ – сопротивления резисторов соответственно R ₁ и R ₂;

S – поперечное сечение магнитопровода, м²;

l_ср – средняя длина магнитной линии в образце, м;

mX и mY – масштабы напряжений по горизонтали и вертикали для электронно-лучевого осциллографа.

Значения напряженности и индукции магнитного поля в образце рассчитывают по формулам:

,

 

где и – отклонения луча соответственно по горизонтали и вертикали.

Не изменяя масштабов mX и mY, уменьшают амплитуду тока в обмотке L ₁ от максимального значения, соответствующего предельной петле гистерезиса при каждом новом значении тока. По вершинам частных циклов строят основную кривую намагничивания в координатах предельной петли гистерезиса.

Относительная амплитудная магнитная проницаемость магнитного материала образца определяется по формуле

. (8.2)

Результаты измерений записываются в таблицу 8.3.

 

Таблица 8.3 – Определение магнитной индукции и напряженности магнитного поля внутри ИО в динамическом режиме осциллографическим методом

№ п/п	I, А	К	mX, В/мм	αH, мм	mY, В/мм	αB, мм	B, Тл	H, А/м	m

 

В таблице 8.3 обозначены:

I – действующее значение тока намагничивания по амперметру, А;

К – кратность частот генератора развертки, К=1,0; К=0,2;

mX – масштаб напряжений по горизонтали электронно-лучевого осциллографа; для осциллографа типа С1-93 mX = 0,386 В/мм при К = 1,0 и mX = 0,078 В/мм при К = 0,2.

Значения сопротивления R ₂ и емкости С соответственно резистора и конденсатора интегратора составляют R ₂=9,4 кОм и С =0,09 мкФ.

2.2 Схема для определения динамических характеристик по способу амперметра и вольтметра изображена на рисунке 8.3. Намагничивающая обмотка L ₁ испытуемого образца ИО подключена через амперметр A и резистор R ₁ к выходу автотрансформатора T. К измерительной обмотке L ₂ подключен вольтметр V действующих значений. Электронно-лучевой осциллограф PS может быть подключен с помощью ключа S₁ либо к резистору R ₁, либо к
измерительной обмотке L ₂.

Установив по амперметру А ток I в обмотке L ₁, достаточный для перемагничивания материала образца по предельной петле гистерезиса, определяют с помощью осциллографа PS форму тока в обмотке L ₁ и форму напряжения на зажимах обмотки L ₂. Убеждаются, что напряжение на обмотке L ₂ синусоидальной формы, а форма тока в обмотке L ₁ существенно несинусоидальная.

Для определения амплитудного значения Hm магнитного поля в материале образца ключ S ₁ переводят в положение 1 и по вертикальному отклонению луча осциллографа определяют значение поля

,

где – амплитуда отклонения луча осциллографа;

mY – масштаб напряжения канала «Y» осциллографа, определяемый по его калибровочному каналу.

Для определения амплитудного значения Bm индукции магнитного поля в материале образца с помощью вольтметра V определяют действующее значение U напряжения на измерительной обмотке L ₂, по которому находят индукцию:

,

где f – частота напряжения питающей сети;

– коэффициент формы сигнала (для синусоидального сигнала = 1,11).

Уменьшая ток I в обмотке L ₁, для каждого нового значения тока необходимо определить координаты вершин частных циклов и найти динамическую кривую намагничивания материала образца как геометрическое место вершин частных циклов гистерезиса.

Относительная амплитудная магнитная проницаемость определяется по формуле (8.2).

Результаты измерений записываются в таблицу 8.4.

 

Таблица 8.4 – Определение магнитной индукции и напряженности магнитного поля внутри ИО в динамическом режиме по способу амперметра, вольтметра

№ п/п	I, А	mY, В/мм	, мм	U, В	B, Тл	H, А/м	m

 

В таблице 8.4 обозначено:

I – действующее значение тока намагничивания по амперметру, А.

Используя файл расчета «Магнитные характеристики» по данным таблиц 8.1–8.4 с помощью ПЭВМ, получить распечатку таблиц и графиков статической и динамической кривых намагничивания, а так же зависимостей относительной и амплитудной магнитных проницаемостей от величины
напряженности магнитного поля внутри ИО.

 

Контрольные вопросы

1 Почему чувствительность веберметра зависит от сопротивления измерительной цепи?

2 С какой целью размагничивают испытуемый образец?

3 Какова цель магнитной подготовки испытуемого образца?

4 Назовите достоинства и недостатки осциллографического способа исследования характеристик магнитных материалов?

5 Укажите источники погрешностей при реализации способа амперметра и вольтметра?

6 Какие основные погрешности возникают при определении параметров динамических характеристик ферромагнитных материалов? Как уменьшить эти погрешности?

 

Литература

[1, С. 175-182, 430-442, 445-446; 6, С. 83-88, 107-108, 110-115]

 

Часть II