материаловедение. Материаловедение. Определение свойств магнитных материалов
 Скачать 2.61 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Уральский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО УрГУПС) ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1по теме: «Определение свойств магнитных материалов»
Екатеринбург 2022 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Вариант 14 Определение свойств магнитных материалов Цель работы: Изучение основных характеристик магнитных материалов с использованием осциллографического способа измерения. Теоретические сведения, описание оборудования и приборов Из магнитных материалов наибольшее техническое значение имеют ферромагнитные вещества на основе железа, никеля, кобальта, различных соединений и сплавов, объединяемые общим названием ферромагнетики, а также ферромагнитные оксидные химические соединения, объединяемые общим названием ферриты. Характерным свойством всех этих веществ является высокий коэффициент магнитной проницаемости ( 1), его зависимость от напряженности магнитного поля и наличие петли гистерезиса, площадь которой пропорциональна суммарным потерям энергии, что обусловлено трением доменов при их ориентации в магнитном поле, вихревыми токами и другими факторами. При изучении свойств магнитных материалов часто используют осциллографический способ получения динамической петли перемагничивания (петли гистерезиса), позволяющий также оценить влияние различных внешних факторов на ее форму и размеры. Принципиальная схема установки для получения динамической петли гистерезиса магнитного материала приведена на рис. 1.1. Испытуемый образец имеет две обмотки: по одной из них протекает намагничивающий ток, вторая служит для получения амплитудных характеристик магнитной индукции.  Рис. 1.1. Схема намагничивания образца Первичная часть цепи включает в себя генератор сигналов (ГС), намагничивающую обмотку (wн) и переменное сопротивление (R1), применение которого связано с необходимостью получения на горизонтальном входе («Х») осциллографа сигнала, пропорционального протекающему току iн. Вторичная часть цепи содержит измерительную обмотку (wизм) и интегрирующий контур R-C.  Рис. 1.2. Петля гистерезиса Масштабные коэффициенты для каждого входа осциллографа определяются из соотношений  ;  где Uv, Ux – действующие значения напряжений при калибровке, подаваемые на вертикальный и горизонтальный вход осциллографа; hy, hx – длина световой линии при калибровке по оси yи x. Максимальные значения магнитной индукции (Bm) и напряженности магнитного поля (Hm) могут быть найдены из уравнений  ,  где by –линейный размер максимальной магнитной индукции для полученной на экране петли гистерезиса; bx–линейный размер максимальной напряженности магнитного поля для полученной на экране петли гистерезиса. При известных значениях Bm и Hm из петли гистерезиса могут быть найдены графическим путем значения остаточной индукции Br, коэрцитивной силы Hc и коэффициент прямоугольности KП= Вr / Bm (см. рис. 1.2). Перечень аппаратуры: осциллограф цифровой С1-72; генератор сигналов специальной формы GFG-3015; магазин сопротивления измерительный Р33.
        Рис.2 Петля гистерезиса, пермаллой         Рис.3 Петля гистерезиса, феррит 1         Рис.4 Петля гистерезиса, феррит 11 В ходе лабораторной работы мы изучали влияние напряжения U, сопротивления R и частоты f на петлю гистерезиса. Влияние напряжения на петлю гистерезиса. При увеличении напряжения в петле гистерезиса, наблюдается изменение петли в виде увеличения масштаба, удлинения хвостиков, изменение наклона петли. Влияние сопротивления на петлю гистерезиса. При увеличении сопротивления R1 в петле гистерезиса, наблюдается увеличение в масштабе, удлинение хвостиков, растягивание петли по горизонтали. При увеличении сопротивления R2 в петле гистерезиса, наблюдается уменьшении в масштабе, сплющивание петли по вертикали, изменение угла наклона. Влияние частоты на петлю гистерезиса. При увеличении частоты, наблюдается удлинение хвостиков, и по горизонтали, и по вертикали, угол наклона не меняется. Контрольные вопросы Сущность осциллографического способа измерений магнитных характеристик. Изображение динамической петли гистерезиса можно получить на экране осциллографа. Для этого необходимо поместить ферромагнетик в магнитное поле переменного тока и на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа подать напряжение Uх, пропорциональное индукции намагничивающего поля Bo, а на вертикально отклоняющие пластины - напряжение Uy, пропорциональное индукции магнитного поля в ферромагнетике. Допущения и погрешности при использовании осциллографического способа испытаний магнитных материалов. При непосредственном определении мгновенных значений и локальных параметров сигналов по калибрационной сетке на экране осциллографа важное значение имеют погрешности калибровки амплитудной и временной шкал (погрешности коэффициентов отклонения и развертки). Обеспечить стабильность этих коэффициентов во времени, тем более с учетом внешних влияющих факторов (температуры, влажности, давления и т.п.) достаточно сложно. Поэтому в осциллограф часто встраивают калибраторы амплитуды и длительности, которые служат для калибровки коэффициента отклонения каналов вертикального отклонения и калибровки длительности развертки. Калибратор, как правило, представляет собой генератор прямоугольных импульсов. Основные характеристики магнитных материалов. B - магнитная индукция, Тл. Среднее результирующее магнитное поле вещества, представляющее собой среднее значение суммарной напряженности микроскопических магнитных полей, созданных отдельными электронами и другими элементарными частицами. Н – напряженность магнитного поля, А/м; µ - магнитная проницаемость, величина, показывающая, во сколько раз увеличивается (уменьшается) магнитная индукция в веществе при воздействии магнитного поля. 4. Влияние внешних факторов на форму и размеры петли гистерезиса. Регулировка формы и размеров петли может быть достигнута различными приемами: – изменением частоты и амплитуды напряжения генератора сигналов; – путем подбора параметров интегрирующего контура (C и R); – изменением величины сопротивления «R1» в цепи намагничивающей обмотки; – изменением пределов измерения по горизонтальному и вертикальному входам осциллографа; – путем изменения полярности подаваемых на вход осциллографа сигналов | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||