Xreferat.com » Рефераты по физике » Исследование магнитного гистерезиса

Исследование магнитного гистерезиса

loading="lazy" src="https://xreferat.com/image/102/1307360822_19.gif" alt="" width="17" height="114" align="BOTTOM" border="0" />





Перейдем к электрической схеме нашей установки, которая приведена в приложении, ниже фрагмент схемы для данного случая, т.е. при положении тумблера Тмб в позиции II:

Для продолжения дальнейшей работы необходимо осуществить калибровку осциллографа, т.е. установить чувствительность на входах (Х) и (Y). Для этого падают сигнал постоянного напряжения определенной величины поочередно на вход (Х), а затем на вход (У). В результате чего по отклонению луча от первоначального положения устанавливают чувствительность осциллографа вольт/деление (в/дл).

Итак, осциллограф Осц находится во включенном положении и его выводы подключены согласно выше приведенной схеме. При это чувствительность по Х составляет 4,8 В/дл (в дальнейшем чувствительность по Х не меняется), а по У путем калибровки устанавливаем чувствительность равную 2,2 В/дл.

При замыкании тумблера Тмб, подаем напряжение на первичную обмотку трансформатора. С реостата Rр снимаем сигнал, который затем подается на вход Х осциллографа. Известно, что ток в реостате Rр пропорционален напряженности магнитного поля (формула ) в исследуемом объекте (трансформаторе), в свою очередь, зная сопротивление реостата и величину напряжения (которое измеряем при помощи осциллографа) можно определить ток, т.е. снимаем зависимость напряжения URр от напряженности магнитного поля.

Затем, питание подается на вход интегрирующей цепочки (пунктирный прямоугольник на схеме). Далее преобразованный сигнал поступает на вход У осциллографа. В результате чего получаем зависимость напряжения UС2, которое снимается с выхода интегратора импульсов, от магнитной индукции (формула ).

На экране осциллографа получаем петлю гистерезиса, которая характеризует собой потери в магнитопроводе. Полученная зависимость графически представлена на рисунке ниже.

По форме петли определим значение максимальных магнитной индукции Bmax и напряженности Hmax магнитного поля, а также значения коэрцитивной силы Hс и остаточной магнитной индукции Br.

Т.к. магнитная индукция и напряженность магнитного поля пропорциональны соответствующем напряжениям, графическая зависимость которых приведена на рисунке (см. ниже), мы можем определить данные величины исходя из полученного графика.

Выше было рассмотрено, как магнитная индукция и напряженность зависят от напряжения, приведем лишь конечные формулы:

где UC2 – значение напряжение подающиеся на У осциллографа;

URр – значение напряжение подающиеся на Х осциллографа;

RР – сопротивление реостата Rр= 8 Ω;

LСрТр2 – средняя магнитная линия в магнитопроводе трансформатора;

SСрТр2 – площадь поперечного сечения магнитопровода трансформатора;

ω1 и ω2 – соответственно число витков в первичной и вторичной обмотке (ω1=173, ω2=64);

R2 и С2 определяются по номинальным данным (см. приложение).

Для продолжения расчетов нам необходимо определить значения LСрТр2 и SТр2.

LСрТр2 – средняя магнитная линия, которая определяется длиной линии по которой циркулирует магнитный поток Ф.

В нашем случае магнитные потоки Ф12, в силу симметричности магнитопровода, таким образом, LСрТр2 будет равна длине линии Ф2 (на рис. жирная линия).

После проделанных измерений, результаты которых приведены на рисунке, мы получаем, что LСрТр2=1,14ּ10-1м.

Площадь поперечного сечения магнитопровода определяется произведением ширины и толщины среднего участка магнитопровода, т.е. SСрТр2= 3,91·10 -4 м2.

При наблюдении явления гистерезиса на экрана осциллографа мы получили, что

  • Bmax соответствует значение равное 3,80 дл., т.е. напряжение при этом равно 8,36 В;

  • Hmax соответствует 4,30 дл. 20,64 В;

  • Вr равно 0,80 дл. — 1,76 В;

  • Hс равно 0,40 дл.— 1,92 В;


Таким образом, подставляя эти данные в формулы (***), мы находим значения магнитной индукции и напряженности, которые равны

  • Bmax=4,10 Тл;

  • Hmax=3915,26 А/м;

  • Вr=0,90 Тл;

  • Hс=364,21 А/м;

Теперь определим максимальную магнитную проницаемость материала μmax. Известно, что магнитная проницаемость прямо пропорциональна напряженности, т.е.

B=μ0ּμּH

где μ0 — магнитная постоянная, μ0=4πּ10 –7 [Гн/м]

Тогда искомая магнитная проницаемость материала

Подставляя, полученные данные мы получаем следующее значение магнитной проницаемости, μmax=833 Гн/м (электротехническая сталь).

Определим коэффициенты перевода напряжений, соответствующие определенным магнитным величинам

где

Получаем следующие значения:

kB=0,50 [ΩּФ/м 2] ; kH=189,69 [1/(Ωּм)]

При помощи полученных коэффициентов мы можем определить магнитную проницаемость и напряженность магнитного поля в любой точке полученной кривой (петли гистерезиса), значения которых мы определяем при помощи осциллографа.


Исследование ферромагнитных свойств феррита.


------>Пиши отсюда.


Лабораторная работа.

Изучение свойств ферромагнитных материалов


Цель работы:

научится измерять электрические величины при помощи электронного осциллографа; получение экспериментальной зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля.

Оборудование:

электронный осциллограф С1—93, лабораторная установка (технические данные которой приведены в приложении), лабораторный автотрансформатор (ЛАТр), генератор синусоидального сигнала ГЗ-103А, миллиметровая бумага, линейка, калькулятор, источник питания с выходным напряжением 0ч10 В.

Задание I.

Подключение осциллографа.

Для начала произведем калибровку осциллографа.

Включите осциллограф. Оперируя ручками "яркость" и "контрастность" сфокусируйте луч таким образом, чтобы у Вас на экране появилась точка. Затем на соответствующие входы (вход (Х) и (Y)) подадим поочередно сигнал дискретной величины (сигнал постоянного напряжения от выпрямительного блока). При этом точка, полученная ранее на экране, должна отклониться от своего первоначального положения.

Если Вы не наблюдаете точки на экране осциллографа, тогда Вам необходимо уменьшить, либо увеличить, чувствительность осциллографа. Для этого установите переключатель регулятора чувствительности для входа (Y) в требуемое положение.

Поворотом ручки регулятора напряжения на выпрямительном блоке добейтесь того, чтобы точка на экране осциллографа отклонилась на одну клетку (на экране осциллографа есть соответствующая сетка делений).

Зафиксируем положение точки и запишем соответствующие показания вольтметра на блоке питания. Полученное значение напряжения (вольт/деление) и будет нашей чувствительностью на соответствующих входах.

При этом необходимо помнить, что чувствительность по (Х) не изменяется, а по (Y) для каждого случая соответствует определенное положение переключателя чувствительности осциллографа .

Согласно схеме (см. приложение, схема электрическая) подключите соответствующие выводы лабораторной установки к входам осциллографа.

Задание II.

Изучение ферромагнитных свойств феррита.

В качестве исследуемого образца используется феррита М2000НМ К20х12х6.

Произведите калибровку входа (Y) осциллографа. В начале установите регулятор чувствительности осциллографа в положение 0,02 в/дл, а затем от калибруйте его, по приведенной выше методике.

Запишите значение чувствительности осциллографа по входам (Х) и (Y) в таблицу.

После калибровки осциллографа, установите тумблер в положение 0, на лабораторной установке.

Подключите соответствующие выходы генератора частот к входу лабораторной установки, т.е. к входным клеммам. При этом на генераторе частот должны быть установлены следующие параметры:

  • Частота генератора синусоидального сигнала должна быть равной 20 кГц;

  • Показание выходного напряжения равно 15 В;

  • Нагрузочное сопротивление Rнаг= 50 Ω;

Включите генератор частот и установите тумблер в положение I, на лабораторной установке.

При этом на экране осциллографа Вы должны получить экспериментальную зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля (петля гистерезиса).

Постарайтесь добиться, того чтобы полученная петля занимала большую часть экрана осциллографа и имела участки насыщения. Для этого поворотом ручки регулятора частот, на генераторе частот, добейтесь наиболее подходящего положения.

Зарисуйте полученную петлю и расставьте на ней соответствующие точки (Hmax , Bmax , Hc , Br).

Определите для этих точек значение напряжения, исходя из известной чувствительности осциллографа.

Запишите полученные данные в таблицу.

Задание III.

Изучение ферромагнитных свойств электротехнической стали.

В качестве исследуемого образца используется магнитопровод трансформатора ТВК-90-ПЦ-5.

Произведите калибровку осциллографа по входу (Y), при этом регулятор чувствительности осциллограф должен быть установлен в положение 2,0 В/дл.

Запишите значение чувствительности осциллографа по входам (Х) и (У) в таблицу, в раздел для данного случая.

Установите тумблер в положение 0.

Подключите ЛАТр к входу установки, при этом установите регулятор напряжения на значение U=56В.

Включите установку, переключите тумблер в положение II.


Обратите внимание:

ни в коем случае не следует включать ЛАТр при положении тумблера в позиции I.



Проделайте те же самые измерения, что и для задания II.

Зарисуйте петлю для данного случая. И занесите соответствующие данные в ниже приведенную таблицу.

Задание IV.

Расчет магнитных величин.

Занесем полученные данные в таблицу.


Феррит

Электротехническая сталь

Чувствительность по (Х), в/дл.


Чувствительность по (У), в/дл.



L



S



ω 1



ω 2



R



C



BUmax, в/дл



HUmax, в/дл





Продолжение таблицы -->


BUr, в/дл



HUc, в/дл



Bmax



Hmax



Br



Hc



μmax




Где B и H определяются по следующей формуле

BU — показание осциллографа по (Y), т.е. значение чувствительности по входу (Y) умножают на количество делений которым соответствует отклонение луча;

HU — показание по (Х).

LCр — средняя магнитная линия, жирная пунктирная линия на рисунке ниже;

S — площадь поперечного сечения.

Rр — сопротивление реостата, Rр = 8 Ω.


L и S определяются по рисункам ниже:

Для электротехнической стали

Размеры указаны в мм.

Для феррита

размеры указаны в мм.

Значение R,С и ω1, ω2 определятся по данным приведенным в приложении.

μmax — значение магнитной проницаемости, рассчитывается по следующей формуле:


где μ0 — магнитная постоянная, μ0=4πּ10 –7 [Гн/м].


Вопросы:

  1. Дайте определение ферромагнетика.

  2. В чем заключается явление магнитного гистерезиса.

  3. Объясните и покажите на полученных графиках характерные величины (Hmax и Вmax). Дайте их определение.

  4. Каков характер зависимости магнитной индукции и напряженности магнитного поля в цепях постоянного тока?

  5. Как повлияет на петлю магнитного гистерезиса изменение частоты питающего напряжения.

  6. Расскажите о магнито-твердых и магнито-мягких материалах. В чем заключается их отличие.

  7. Из каких материалов изготавливают постоянные магниты.


Литература.

  1. "Курс физики", А. А. Детлаф, Б. М. Яворский.

  2. "Теоретическая электротехника", В. С. Попов.

  3. "Курс физики", Т. И. Трофимова.

  4. "Физика", Д. Джанколи, том II.

  5. "Физический практикум", под редакцией проф. В. И. Вероновой.


Приложение.

Схема установки /общий вид/.



Обозначение

Название элемента, тип

Тех. Характеристики

Тр2

Трансформатор ТВК-90-ПЦ-5

ω1=173; ω2=64

Rр

Реостат

R=8Ω; P=25W

C2

Конденсатор МБГЧ-1

С=2мкФ; Uраб=250В

R2

Сопротивление МЛТ-2

R=6,2кΩ

Тр1

Феррит М2000НМ К20х12х6

ω1=5; ω2=5

R1

Сопротивление МЛТ-2

R=1,3кΩ

C1

Конденсатор МБМ

С=0,5мкФ; Uраб=160В

Тмб

Тумблер трехпозиционный с нейтральным положением.

II-0-I


Схема установки /электрическая/ .











Список используемой литературы.


  1. А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. "Курс общей физики". — М.: Высшая школа, 1989г.

  2. В. И. Иверонова и др. "Физический практикум". — М.: Физико-математическая литература, 1962г.

  3. В. С. Попов. "Теоретическая электротехника". — М.: Энергоатомиздат, 1990г.

  4. Т. И. Трофимова. "Курс физики". — М.: Высшая школа,1998г.

  5. Д. Джанколи. "Физика". Том II. — М.: Мир, 1989г.

  6. Г. Г. Рекус, В. Н. Чесноков. "Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники". — М.: Высшая школа, 1989г.


34


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: