Учебно-методический комплекс по дисциплине «электротехнические материалы»

Описание измерительного стенда
Для изучения свойств магнитных материалов используется стенд, электрическая схема которой приведена на рис. 2.

Рис.2. Схема соединения элементов измерительного стенда. W1, W2 – тороид с обмоткой ; С- конденсатор для интегрирования сигнала.
Стенд содержит генератор низкой частоты Г3-56/1 вырабатывающий сигнал синусоидальной формы в диапазоне частот 20 Гц - 200Кгц. Усилитель тока, с помощью которого вырабатывается заданное значение тока в первичной обмотке тороида Т изготовленного из исследуемого магнитного материала.
Свойство магнитных материалов изучаются на тороиде из электролитической стали, феррита, пермаллоя и т.д. На каждую из них намотаны две обмотки с числом витков W1 и W2. На первичную обмотку подается переменное напряжение U1 c частотой F1 от звукового генератора. Часть этого напряжения, снимаемого с сопротивления R1, подается на горизонтально отклоняющиеся пластины осциллографа. Наведенная на вторичной обмотке ЭДС (U2 ) подается через емкость С на вертикальные отклоняющие пластинки осциллографа. При этом, электронный луч за один период рисует полную петлю гистерезиса на экране осциллографа. Изменяя величину напряжения U1 на экране, можно последовательно получить ряд петель гистерезиса. Для текущего значения напряжения U1, приложенного к первичной обмотке, расчет индукции Вi производится по формуле:
(1)
где R2 и С – известные сопротивление и емкость; S – поперечное сечение тороида;
Ym- вертикальная координата вершины петли; ni – чувствительность вертикального канала осциллографа. При измерении напряжения на вертикально отклоняющих пластинках осциллографа с помощью лампового вольтметра уравнение (1) имеет вид:
(2)
где Ui - напряжение подаваемое на вертикальные пластины осциллографа со вторичной обмотки тороида.
Остаточная индукция Br рассчитывается по уравнению
(3)
где Yri – оордината точки Bri в делениях шкалы экрана осциллографа.
Напряженность магнитного поля рассчитывается по уравнению:
(4)
где J1- ток в первичной обмотке тороида; Dcp – средний диаметр кольца тороида.
Величина коэрцитивной силы H c (или остаточная напряженность магнитного поля) рассчитывается из соотношения
(5)
где Xci (дел) - координата точки по оси абсцисс в единицах шкалы экрана электронного осциллографа. XHi (дел) - координата вершины петли гистерезиса по оси абсцисс в единицах шкалы экрана осциллографа.
Относительную магнитную проницаемость вещества рассчитывают по уравнению
(6)

Рис.6.3. Гистерезис напряжения получаемая на экране осциллографа. (обозначения соответствует переменним формул 3 – 6 )
Известно, что миллиамперметр и вольтметр показывают эффективное значения тока и напряжения, поэтому можно записать формулу вычисления В и Н в следующем виде:
(7)
(8)
где L –длина тороида.