Практикум по курсам Электротехническое материаловедение, Материалы электронной техники
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
База данных пункта меню Окно. Либо распахнув окно базы данных кликнув на кнопку Распахнуть заголовка окна базы данных. По умолчанию окно базы данных свернуто и находит- ся в нижней части окна программы измерения. В окне База данных вы- бираем строку записи, соответствующую измерению, которое необходи- мо просмотреть. Каждая запись имеет название хранимого в ней графика зависимости, названия образца, дату создания и параметры опыта. При выборе записи необходимо ориентироваться на вышеуказанные парамет- ры. Для просмотра записи базы данных необходимо нажать кнопку (просмотр) (на экране появится окно результатов измерения). На отобра- жаемой кривой можно выбрать характерные точки. Например, для петли гистерезиса: остаточную и предельную индукции, коэрцитивную силу. Для выбора характерных точек кривой подведите курсор мыши к нужно- му месту кривой графика и, когда он примет вид креста, нажмите левую кнопку мышки. При этом на графике появляется точка с номером, а в правой части окна появляются точные координаты отмеченной точки (чтобы удалить отмеченную точку подведите к ней курсор мышки и нажмите левую кнопку). При открытом отчете (см. ниже Формирование отчета) в окне отображения результатов измерений рядом появляются кнопки (копировать). По нажатию этих кнопок соответствующие фрагменты окна отображения результатов будут скопированы в открытый отчет. Можно изменить масштаб графика. Для уменьшения масштаба графика используйте кнопку (масштаб 75 %), при этом масштаб гра- фика составит 75 %. Для увеличения фрагмента графика установите кур- 72 сор мыши в верхний левый угол выбранного вами участка, нажмите левую клавишу мыши и ведите, не отпуская клавиши мыши, в правый нижний угол участка, при отпускании клавиши произойдет изменение масшта- ба. Если увеличение фрагмента не произошло, то проверьте состояние кнопки (автомасштаб), она должна быть в отжатом состоянии. Для возврата к прежнему масштабу нажмите левую кнопку мыши и, не от- пуская клавиши, проведите мышью в сторону левого верхнего угла. Построение графиков относительной магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля Постройте кривую намагничивания исследуемого образца. Сохра- ните результаты измерений в базу данных. Откройте окно базы данных. Выберите запись данных с названием графика Магнитн. прон. от H. Просмотрите график зависимости относительной магнитной проницае- мости от напряженности поля, нажав кнопку просмотра в окне базы дан- ных. Формирование отчета По результатам измерений необходимо сформировать отчет. Фор- мирования отчета осуществляется путем переноса результатов из базы данных измерений в отчет. Отчет формируется в одном из текстовых ре- дакторов: MS WinWord или WordPad. Выбрать редактор для отчетов можно с помощью подпункта Параметры отчета пункта Отчет главно- го меню. Выбор редактора для отчета: MS WinWord предпочтительнее в ка- честве редактора, поскольку предоставляет более широкие возможности – вставка таблиц и формул. В этом же окне можно выбрать, в каком пред- ставлении будут копироваться графики — в виде метафайла (*.wmf) или в виде растрового изображения (*.bmp). Выбор представления зависит от возможностей принтера и определяется экспериментально. Открыть отчет можно с помощью либо меню Отчет – Открыть отчет, либо кнопок на панели инструментов После открытия отчета появляется диалоговое окно, позволяющее выбрать либо существующий отчет, либо создать новый, набрав в поле Имя файла новое название без расширения. После нажатия кнопки От- крыть, диалоговое окно закрывается и активизируется соответствующее приложение редактора с открытым файлом отчета. В окне просмотра ре- зультатов измерения лабораторной работы появляется кнопка (копи- ровать). Нажатием этой кнопки осуществляется копирование элемента в окне просмотра в отчет (кнопка отображается рядом с копируемым эле- ментом). Не забывайте перед копированием элемента позиционировать место вставки элемента в отчет. 73 После того как отчет сформирован, его можно закрыть с помощью команды меню или кнопки на панели инструментов текстового редактора. После выбора команды Закрыть отчет закрывается соответствующее приложение редактора и пропадают кнопки в окне просмотра резуль- татов измерения. По умолчанию все отчеты сохраняются с расширением .otc в папке Program Files\PGU\Ferromagnetic\Otc. Вы также можете изменить место сохранения отчета, выбрав ко- манду Сохранить как пункта главного меню Файл текстового процес- сора. Для сохранения отчета на флэш-накопитель необходимо перезагру- зить компьютер, в меню загрузки выбрать Windows XP. Вставьте флэш- накопитель и сохраните отчет. Использование Windows XP связано с от- сутствием поддержки USB портов в Windows 98. Расчет потерь на гистерезис В слабых магнитных полях кривые петли гистерезиса квадратично зависят от напряженности поля H и описываются формулой Рэлея ( ) [( ) ( )] где - магнитная постоянная; – начальная магнитная проницаемость; – максимальная напряженность магнитного поля (вершина петли ги- стерезиса); – эмпирическая постоянная, определяемая петлей гистере- зиса. Знак плюс соответствует интервалу возрастания H (выпуклая часть петли гистерезиса ( )), а знак минус – интервалу убывания H (вогну- тая часть петли гистерезиса ( )): ( ) [( ) ( )] ( ) [( ) ( )] Наиболее просто посчитать из условия ( ) : где – остаточная индукции петли гистерезиса. Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания, отнесен- ные к единице объема магнитного материала, определяются площадью петли гистерезиса ∫ ( ) 74 Потери (активная мощность), выделяющаяся в сердечнике сечени- ем и длиной магнитного контура за счет потерь на гистерезис при циклическом перемагничивании полем частоты определяется как где – объем ферритового образца. Потери можно также посчитать, пользуясь квадратичной аппрок- симацией кривой петли гистерезиса: ( ) Аппроксимация кривой размагничивания отличается лишь знаками при коэффициентах и размагничивания Коэффициент находят из условия ( ) А коэффициенты и решением системы уравнений ( ) ( ) Складывая первое и второе уравнение, найдем Потери на гистерезис в свою очередь определяются как ∫ ( ) Соответственно активные потери в образце на частоте При проведении измерения следует подобрать амплитуду напря- женности магнитного поля так, чтобы кривая перемагничивания имела квадратичный характер. Данные ферритового образца 2000НМ: , Контрольные вопросы 1. Опишите процессы, происходящие в ферромагнитных материа- лах при их перемагничивании, в соответствии с кривыми намагничива- ния. Охарактеризуйте типы кривых намагничивания. 2. Назовите параметры петли гистерезиса и другие параметры, ха- рактеризующие магнитные свойства материалов 75 3. Поясните различия между магнитомягкими и магнитотвердыми ферромагнитными материалами. Приведите примеры данных материа- лов. 4. Назовите виды потерь на перемагничивание в ферромагнитных материалах. 5. Приведите примеры применения ферромагнитных материалов с различными свойствами. 77 СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основной 1. Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники. М:Лань, 2003. 368 с. 2. Бородулин В.Н., Воробьев А.С., Матюнин В.М. и др. Элек- тротехнические и конструкционные материалы / Под ред. Филикова В.А. М.: Академия. 2012. 280 с. 3. Холодный С.Д., Серебрянников С.В., Боев М.А. Методы ис- пытаний и диагностики в электроизоляционной и кабельной технике. М.: Издательский дом МЭИ. 2016. 232 с. Дополнительный 1. Зайцев Ю.В., Мирошниченко А.Ю., Холодный Д.С. Материа- лы и элементы электронной техники // LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 323 p. 2. Мирошниченко А.Ю., Холодный Д.С. Диэлектрические мате- риалы. М.: Издательство МЭИ. 2017. 116 с. 3. Э.Р. Блайт, Д. Блур Электрические свойства полимеров. — М.:Физмазлит, 2008. 535 с. (гл. 8.3) 4. Сутченков А.А., Тихонов А.И. Электронный учебно- методический комплекс (ЭУМК) «Электротехническое материаловеде- ние». http://etm.mpei.ru 77 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Характеристика Медь марки ММ Медь марки МТ Плотность, кг∙м –3 8900 8960 Разрушающее напряже- ние при растяжении, МПа 260—280 360—390 Относительное удлине- ние, % 6—35 0,5—2 Удельное электрическое сопротивление, мкОм м 0,0172— 0,074 0,0177— 0,0180 Температурный коэф- фициент удельного электрического сопро- тивления, 1/ o C 0,0043 0,0043 m — масса электрона (m = 9,1 10 –31 кг) e — заряд электрона (е = 1,6 10 –19 Кл) n — концентрация электронов (для меди n = 9 10 28 м –3 ). ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Значения некоторых параметров германия, кремния, селена Свойства Германий Кремний Селен Атомный номер 32 14 34 Температура плав- ления, о С 937 1412 218 Собственное удель- ное сопротивление при 20 о С, Ом м 0,47 2 , 10 3 — Собственная кон- центрация носите- лей, м –3 2 10 19 2 10 16 — Ширина запрещен- ной зоны, эВ при 0 К 0,74 1,165 2,5 при 300 К 0,65 1,12 2,0 Подвижность элек- тронов, м 2 /(В с) 0,39 0,14 — Подвижность дырок, м 2 /(В с) 0,19 0,05 0,2 10 –4 77 Учебное издание Гордеев Владимир Николаевич Зайцев Юлий Владимирович Леонов Вячеслав Михайлович Мирошниченко Антон Юрьевич Носова Юлия Михайловна Серебрянников Сергей Владимирович Сутченков Антон Анатольевич Холодный Дмитрий Станиславович Шеметова Валентина Константиновна ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по курсам «Электротехническое материаловедение», «Мате- риалы электронной техники», «Радиоматериалы и радиокомпонен- ты» Редактор издательства М.П. Малахов Компьютерная верстка М.К. Петушкеевой Темплан издания МЭИ 2017 Печать офсетная Изд. № 16-045 Формат 60х84/5 Заказ ____ Подписано в печать 18.10.2017 Физ.печ.л. 5 Тираж 100 Оригинал-макет подготовлен в РИО НИУ «МЭИ» 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14. Отпечатано в типографии НИУ «МЭИ». 111250, Москва, Краскоказарменная ул., д.13. |