Лабораторная установка и электрическая схема соединений
Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис. 4.
Рис. 4. принципиальная схема для снятия начальной кривой намагничивания
Исследуемый образец ферромагнетика представляет собой кольцевой сердечник из феррита, сечение и длина средней линии которого указаны на этикетках миниблока
«Трансформатор тороидальный». На сердечнике имеются две катушки. Катушка w
1
=100 витков подключается к источнику регулируемого постоянного напряжения и служит для создания магнитного поля в сердечнике. Направление тока можно изменять тумблером на миниблоке. К другой катушке (w2=300 витков) подключѐн интегратор для измерения магнитного потока.
Начальная кривая намагничивания снимается путѐм включения катушки w
1 на различные по величине постоянные токи. Ток регулируется величиной подаваемого напряжения и ограничивается резистором 100Ом на входе. Конденсатор 100 мкФ, включѐнный параллельно катушке, служит для ограничения перенапряжений и создания колебательного контура при отключении цепи. При выключении цепи в катушке возникает затухающий колебательный процесс и сердечник размагничивается.
При включении цепи магнитный поток изменяется от 0 до + Ф и в процессе этого изменения во вторичной катушке наводится ЭДС
dt
dФ
w
t
e
2
)
(
Выходное напряжение интегратора:
).
0
(
1 0
вых
t
вх
вх
вых
u
(t)dt
u
C
R
u
100
Ом
Rвх = 5,6 кОм
V
Сброс
С = 0,22 мкФ
Миниблок "
Интегратор"
-
+
А
+15
В
-15
В
+
+
U
ВХ
U
ВЫХ
+
100 мкФ
0...15
В
W
1
=
1 0
0
Миниблок "
Трансформатор торроидальный"
W
2
=
3 0
0 1
МОм
где Rвх и С – параметры интегратора, а uвх(t) = e(t). На интеграторе имеется переключатель «Сброс», с помощью которого перед началом интегрирования устанавливается uвых(0)=0. Поэтому: , 1 1 2 2 0 0 2 BSCRwÔCRwdÔCRdtdtdÔwCRuâõâõÔâõtâõâûõ где S – сечение сердечника а В – магнитная индукция. Отсюда магнитная индукция в сердечнике: âûõ 2 uSwCRSΦBâõ Напряжѐнность магнитного поля определяется по закону полного тока: lwIH1 1 , где l – длина средней линии сердечника. Включая катушку на различные по величине токи и измеряя выходное напряжение интегратора uвых и ток I1 , можно вычислить начальную кривую намагничивания B(H). Цепь собирается на наборном поле блока генераторов напряжений как показано на монтажной схеме (рис. 5). Причѐм, миниблок «Интегратор» устанавливается в наборную панель точно на отведѐнное для его место. Тогда к интегратору автоматически подводятся напряжения питания «+» и «–» 15 В. Для измерения тока используется мультиметр, а для измерения выходного напряжения интегратора – USB осциллограф с ноутбуком.
Рис. 5. Монтажная схема для снятия начальной кривой намагничивания
Перечень аппаратуры
Обозначение
Наименование
Тип
Параметры
G1
Однофазный источник питания
218
220 В / 16 А
G2
Блок генераторов напряжения
213.2
+15 B, 0…+13 B,
0…12 B, 12B.
0,2 Гц…200 кГц
А1
Набор миниблоков
«Электротехнические материалы»
600.18
Миниблоки:
«Трансформатор торроидальный»,
«Интегратор», «ГМ11ДС»,
«ГМ14ДС», «Резистор 100
Ом», «Конденсатор 100 мкФ», «Тумблер»
БЛОК ГЕНЕРАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЙ С НАБОРНЫМ ПОЛЕМ
213 6
.
ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЙ
СПЕЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ
I >
0...12 B
ФОРМА:
Гц
кГц
0,2 Гц...
200 кГц
АМПЛИТУДА
ЧАСТОТА
0,2 A
220 В
+15 B
I >
-15 B I >
I >
0...13 B
ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ
+15 B
0...13 В
-.000
my-60T
TEMP
10A
mA
COM
V
ON/OF
218
G1
220 B
К каналу 1
+
U пит.
-
U пит.
Перегрузка
Сброс
5
,6
к
О
м
0,22 мкФ
G2
A5 1416
100
100
200
S = 48мм 2
l = 50мм
100
Ом
2
Вт
1
0
0
м
кФ
2
5
В
+
A4
РР1 Мультиметр 1416 Цифровой мультиметр MY60T USB осциллограф 1419 Нетбук 1420 Указания по проведению эксперимента Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены. Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений (рис. 5.). При подключении осциллографа аттенюаторы пробника-делителя установите в положение 1. Для подключения пробника-делителя к цепи используйте подпружиненные штыри из комплекта аксессуаров. Подключите кабель USB к осциллографу и к ноутбуку. При работающем компьютере подключайте кабель USB сначала к осциллографу а, затем, к ноутбуку. Включите ноутбук. Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1 (218). Установите минимальное выходное напряжение генератора постоянных напряжений блока генераторов А1 (213.2). Для этого ручку регулирования выходного напряжения 0…15В генератора постоянного напряжения поверните против часовой стрелки до упора и включите генератор. Переключатель на интеграторе должен быть в положении «Сброс». Запустите программу осциллографа двойным щелчком левой кнопки мыши на значке «DSO -2090 USB» на рабочем столе Windows. Установите развѐртку по горизонтали 10 мс/дел., включите инвертирование первого канала (пункты меню: Channel – CH1 Setting – Invert Off) и переключите первый канал на «открытый вход» (с постоянной составляющей). Второй канал можете отключить. Включите тумблер на входе исследуемой цепи и установите первое значение тока I1 , например, 5 мА. Включая и выключая тумблер, убедитесь по осциллографу, что на выходе появляется напряжение, причѐм, при включении и отключении цепи возникает колебательный процесс. Отрегулируйте чувствительность по оси Y так, чтобы броски напряжения при включении и выключении не выходили за пределы экрана. При выключенном токе переведите переключатель «Сброс» в нижнее положение и сразу же включите ток тумблером на входе цепи. На выходе интегратора произойдѐт бросок напряжения, который нужно сразу зафиксировать (записать, запомнить или измерить с помощью курсора и горизонтальной оси, как описано в Руководстве пользователя). В дальнейшем напряжение будет медленно меняться в ту или другую сторону вследствие интегрирования токов утечки и неточности балансировки усилителя. Для большей достоверности повторите этот опыт несколько раз и запишите в табл. среднее, либо наиболее часто повторяющееся значение выходного напряжения. Переведите тумблер в положение «Сброс» Установите следующее значение тока, выключите ток и повторите опыт при новом значении тока. При этом возможно понадобится изменение масштаба по оси Y. Постепенно увеличивайте ток намагничивания и повторяйте опыт при каждом его значении, записывая результаты в табл. 1.
Вычислите магнитную индукцию и напряжѐнность магнитного поля.
Вычислите магнитную проницаемость по двум соседним в таблице значениям:
n
n
n
n
H
H
B
B
1 1
0 1
, где
– магнитная проницаемость пустоты.
Постройте графики В(Н) и
(Н), относя каждое вычисленное значение
к среднему значению напряжѐнности
2 1
n
n
ср
H
H
H
Таблица 1
I, мА
U
вых мВ
Н, А/м
В, Тл
µ
Н
ср
, А/м
2 4
6 8
10 15 20 30 40 50
Контрольные вопросы
1. Объясните основные характеристики магнитомягких материалов и сравните их с характеристиками магнитотвердых материалов.
2. Назовите важнейшие магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Приведите их основные технические характеристики.
3. Состав, свойства и область применения электротехнической стали и ферритов.
4. Виды потерь в магнитных материалах. Способы их уменьшения.
5. Какие показатели свойств магнитных материалов являются основными?
6. Как и почему в магнитных материалах проявляются гистерезисные явления?
7. Что такое магнитная текстура и как она связана со свойствами магнитных материалов?
8. Листовая электротехническая сталь. Основные марки, свойства и область применения. Как расшифровать марку стали?
ЛИТЕРАТУРА
1. Богородицкий Н..П., Пасынков В. В.Электротехнические материалы: Учебник для вузов.-7- е изд. перераб. и доп.-Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. от-ние,1985.304.с
2. Ян Штофа. Электротехнические материалы в вопросах и ответах.
–
М.:Энергоатомиздат, 1984.-200 с.
3. Краткий курс лекции по дисциплине "Электротехнические материалы" для студентов направления 640200."электроэнергетика и электротехника" всех форм обучения. КГТУ им. И. Раззакова, Бишкек, 2013 –82 стр.
4. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. –М.: Энергия. 1973 г. 328 с.
5. Зализный Д.И., Колесник., Ю.Н. Электротехнические материалы Гомель : ГГТУ им.
П. О. Сухого, 2006. – 42 с.
6. Стройников В.Г. Электротехнические материалы, Алчевск 2007 г, -141 с.
7. Справочник по электротехническим материалам. Москва, «Энергия», 1974-75. в 2- х. том.1986 Т.1 1987 Т.2 1986Т.3.
8. Справочник по электротехническим материалам /Под ред.
Ю.В. Корицкого и др. М.: Энергия ,1974-75, т.1-3
| 
Скачать 1.28 Mb.