Описание лабораторной установки

Функциональная схема установки приведена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Схема лабораторной установки

Установка состоит из тороидального образца ферромагнитного материала (ФМ) (пермаллоя) с двумя обмотками W₁ и W₂, электронного осциллографа (ЭО) типа Cl-20, звукового генератора (ЗГ) типа ГЗ-53. Резисторы R1, R2, конденсатор С и испытуемый ферромагнитный материал ФМ помещены в отдельном металлическом корпусе, представляющем собой испытательный стенд, а электрические соединения этих элементов выполнены согласно рис. 4.3. Выводы для подключения звукового генератора и осциллографа расположены на мнемосхеме лицевой панели корпуса стенда.

На вход горизонтального усилителя осциллографа подается напряжение Uр, снимаемое с резистора R1. Это напряжение пропорционально току I₁ в первичной обмотке W₁, следовательно, и напряженности магнитного поля Н согласно выражению

                                          (4.6)

где  2 × π × r_ср – средняя длина силовой линии магнитного поля кольцевого сердечника; r_ср – средний радиус исследуемого пермаллоевого сердечника; W₁ – число витков первичной обмотки.

На вход вертикального усиления подается напряжение U_с конденсатора С интегрирующей цепочки R₂C. При этом напряжение на ёмкости будет равно

                                   (4.7)

где  I₂ – ток в обмотке W₂.

Во вторичной обмотке под действием переменного магнитного поля наводится ЭДС е₂:

                                   (4.8)

где  W₂ – числе витков вторичной обмотки; S – сечение ферромагнитного сердечника; В – магнитная индукция.

Тогда, при условии R, величина тока I₂ будет определяться только активным сопротивлением:

                                (4.9)

Следовательно, согласно выражению (4.7) напряжение U_С, подаваемое на вертикальный вход осциллографа, равно

                            (4.10)

т. е. напряжение U_с пропорционально индукции В в образце. Таким образом, при одновременном приложении синусоидального напряжения U_R
и вторичного напряжениz U_C на экране осциллографа получится динамическая петля гистерезиса.

Задание

1. Изучить процессы при намагничивании ферромагнетиков, а также описание лабораторной установки. Подготовить установку к измерениям
в соответствии с порядком проведения лабораторной работы (пп. 1–8).

2. Зарисовать на пленку предельные петли гистерезиса исследуемого материала для частот f₁, f₂, f₃ (табл. П.4 приложения) при токе первичной обмотки 80 мкА.

3. Снять экспериментально основную кривую намагничивания АО (рис. 4.1) для частоты f₂. Провести градуировку осей осциллографа.

4. По результатам экспериментов определить индукцию насыщения, остаточную индукцию, коэрцитивную силу (в соответствии с рис. 4.1), удельные магнитные потери, по формуле (4.4) построить кривую .

5. Рассчитать и построить графики частотной зависимости удельных потерь энергии и мощности.