Описание схемы лабораторной установки

 

Изучение процесса намагничивания и измерение параметров магнитомягких материалов на промышленной частоте осуществляется осциллографическим методом. Он позволяет визуально наблюдать динамические петли гистерезиса, определять по предельной петле и основной кривой намагничивания количественные параметры исследуемых материалов, оценивать и сравнивать их свойства. Упрощённая схема измерений (рис. 3.4.) позволяет понять и усвоить принцип измерений.

 

Рисунок 3.4 - Схема измерений параметров магнетиков

 

 

На схеме измерения обозначено:

AT - автотрансформатор;

r _o - калиброванное измерительное сопротивление;

МТ - магнитопровод тороидальный из исследуемого материала;

W ₁, W ₂ - число витков первичной и вторичной обмоток образца;

R, С - элементы интегрирующей цепочки;

ЭО -электронный осциллограф;

П - переключатель для измерения напряжений на входах X и Y осциллографа;

ИЦ - измеритель цифровой (вольтметр).

Принцип измерения заключается в следующем.

Автотрансформатор AT позволяет плавно регулировать напряжение и, следовательно, ток I ₁в первичной намагничивающей обмотке тороида. За счёт протекания тока I ₁в магнитопроводе создаётся магнитное поле, напряжённость Н которого   пропорциональна величине протекающего тока, т.е. Н ~ I₁. Этот же ток протекает через измерительное сопротивление r _о, включенное последовательно с обмоткой W₁, и создаёт падение напряжения D U _r0, величина которого пропорциональна I ₁,т.е. D U _r0 ~ I ₁.

Если две величины, в данном случае Н и D U _r0, порознь пропорциональны третьей (I₁), то они численно пропорциональны друг другу.

Падение напряжения D U _r0подается на вход X осциллографа, следовательно, отклонение луча осциллографа по оси X пропорционально напряжённости поля Н в магнитопроводе образца.

За счёт протекания тока I ₁,создающего магнитное поле напряжённостью Н, в магнитопроводе возникает магнитный поток Ф, благодаря которому во вторичной обмотке индуцируется э.д.с. индукции e. Численное значение e определяется соотношением

 

                                                                                              (9)

Следовательно, для того, чтобы выделить сигнал в виде напряжения, пропорционального магнитной индукции В, необходимо проинтегрировать e по времени. Для этого используется интегрирующая RC - цепь, напряжение с которой подаётся на ось Y осциллографа.

Таким образом, на входах X и Y осциллографа поступают сигналы, (напряжения) пропорциональные Н и В соответственно. При одновременной подаче напряжений на оба входа на экране осциллографа создаётся неподвижное изображение петли гистерезиса. Плавно изменяя напряжение от автотрансформатора, получают динамические петли, в том числе и предельную петлю гистерезиса для исследуемого образца.

 

   3.5. Методика экспериментальных измерений

 

1. Внимательно осмотреть лабораторную установку и информационное табло, на котором даны количественные параметры магнетиков, значения которых по порядку величины должны совпадать с полученными экспериментальными результатами. Там же приведены численные значения величин, используемых при расчётах. Необходимую информацию переписать и использовать в отчёте.

2. Определить, где находятся органы управления работой осциллографа, ручка регулировки автотрансформатора, коммутирующие элементы установки и цифрового измерительного прибора типа В7-27.

3. Подготовить таблицы измерений.

4. С разрешения преподавателя включить приборы и установку в сеть. После прогревания осциллографа в течении 10-15 минут приступить к измерениям.

5. Кнопкой коммутации образцов подключить первый образец к измерительной установке.

6. Вращая ручку регулировки напряжения автотрансформатора, постепенно повышать напряжение, подаваемое на образец. При этом на экране осциллографа должно появиться изображение петли гистерезиса. Повышая напряжение на образце, получить предельную петлю гистерезиса. Регулируя усиление по входам X и Y осциллографа вписать изображение предельной петли должно полностью вписываться в шкалу экрана осциллографа.

7. Определить по шкале осциллографа и записать в таблицу 3.1. координаты характерных точек предельной петли гистерезиса в миллиметрах.

       

   Таблица 3.1