Материал: МСиС-2019(ч1)

Лабораторная работа 5

ИСПЫТАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: определение динамических и статических характеристик магнитных материалов.

5.1. Основные теоретические сведения

При использовании магнитных материалов необходимо располагать их статическими и динамическими магнитными характеристиками. На основе измерения магнитных характеристик строятся приборы контроля электрических и физико-механических свойств материалов и изделий.

Магнитные характеристики ферромагнитных материалов определяются по параметрам статической и динамической кривой намагничивания. К статическим характеристикам относится основная кривая намагничивания – зависимость магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н, полученная на предварительно размагниченном образце. Основной кривой намагничивания называют геометрическое место вершин симметричных петель гистерезиса, которые относят к динамическим характеристикам.

Компьютерные измерения реализуют осциллографический метод регистрации динамических петель в широком частотном диапазоне. Такой метод позволяет исследовать изменение формы и размеров динамической петли в зависимости от изменения сигнала намагничивания. Схема проведения измерений представлена на рис. 5.1.

Измерения проводятся с помощью двухканального цифрового USBосциллографа. На два канала осциллографа подается напряжение, пропорциональное току в намагничивающей обмотке и производной от ЭДС во вторичной обмотке. На канал горизонтального отклонения А подается напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля Н:

где w1 – число витков намагничивающей обмотки; lc – длина средней линии сердечника;

Нt – мгновенное значение напряженности намагничивающего поля. Индукция магнитного поля определяется по выражению:

31

5.2.Порядок выполнения работы

1)Заполнить таблицу исходных данных (табл. 5.1) по данным индивидуального макета, содержащего магнитный образец.

Та б л и ц а 5.1

Параметры испытуемого образца

2)Собрать схему согласно рис. 5.1. При этом подключить канал А осциллографа к сопротивлению шунта Rш, канал В – к емкости С. В качестве источника питания использовать автотрансформатор TV из модуля «Автотрансформатор». Напряжение измеряется с помощью цифрового мультиметра Sanwa PC500 в режиме измерения переменного напряжения.

3)Запустить на компьютере программу «Цифровой осциллограф DOSCDLA». При необходимости ознакомиться с интерфейсом программы, для чего в меню «Справка» выбрать пункт «Помощь». В появившемся окне справки изучить пункты «Интерфейс» и «Режим работы/Осциллограф».

На вкладке «Осциллограф» выбрать режим линейной развертки, нажав кнопку Т. Задать размах шкалы напряжения 2 В/дел. канала А при помощи ручки настройки «Канал A (В/дел.)». Аналогичным образом для канала В установить значение 50 мВ/дел. Задать коэффициент развертки 5 мс/дел. при помощи ручки настройки «Время (с/дел.)» (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Внешний вид панели USB-осциллографа

33

4)Включить автоматический выключатель и выключатель дифференциального тока «Сеть» модуля «Модуль питания». Установить на автотрансформаторе TV заданное преподавателем напряжение (около 8 В) и проконтролировать это значение вольтметром РV.

5)В программе «Цифровой осциллограф DOSC-DLA» нажать кнопку «Цикл» и совместить маркеры А и 0 на оси ординат слева, а затем установить синхронизацию по каналу А (кнопка «А» в области «Синхронизация»). При необходимости изменить масштабы по напряжению и времени и занести их в табл. 5.2.

6)Проконтролировать измеренные напряжения uR(t) и uc(t) на экране монитора, для чего остановить цикл измерений. Нарисовать графики в окне

10 8 см. Указать масштабы по каналам А и В (mA, mB [В/дел.]) с учетом десятичного множителя, а также значение временной развертки (mт [мс/дел.]).

7) Рассчитать переводные коэффициенты для напряженности Н и индукции В, используя формулы:

При расчете переводных коэффициентов в формулы (5.4), (5.5) следует подставлять значения в системных единицах – lc [м], S [м2], С [Ф], R [Ом]. Заполнить табл. 5.2.

8) Выключить развертку по времени осциллографа путем нажатия кнопки XY для отображения динамической предельной петли гистерезиса B = f(H). Зарисовать график в окне 10 8 см, используя масштабы табл. 5.2.

9) Произвести измерение характерных точек на петле гистерезиса и заполнить первую строку табл. 5.3.

34