Реферат Курсовая Конспект
Гистерезиса ферромагнитных и ферримагнитных материалов - Методические Указания, раздел Высокие технологии, Материаловедение. Технология конструкционных материалов Цель Работы Целью Работы Является Изучение Ма...
|
Цель работы
Целью работы является изучение магнитных свойств ферромагнитных материалов, исследование процесса намагничивания ферромагнетиков с помощью осциллографа и экспериментальное получение основной кривой намагничивания ферромагнитных материалов и построение зависимости магнитной проницаемости материала от напряженности магнитного поля.
Методы измерений
Существует два метода снятия петли гистерезиса ферромагнетиков - статический и динамический. Статический метод позволяет исследовать кривых намагничивания ферромагнетиков с помощью баллистического гальванометра.
Динамический метод позволяет произвести измерение магнитной индукции в образцах. Магнитную индукцию удобно определять с помощью ЭДС, возникающей при изменении магнитного потока Φ в катушке, намотанной на образец:
(1)
Пусть катушка плотно охватывает образец, и индукция В в образце однородна. В этом случае
, (2)
где N2 число витков в измерительной катушке, а S площадь витка.
Подставляя это значение Φ в формулу (1), после интегрирования найдём
(3)
Таким образом, для определения B нужно проинтегрировать сигнал, наведённый меняющимся магнитным полем на измерительную катушку, намотанную на образец.
Для интегрирования сигнала применяют разного рода интегрирующие схемы. Простейшая из них состоит из соединённых последовательно резистора R и конденсатора C (рис. 3.4) и выполняет своё назначение, если сопротивление R резистора заметно превышает сопротивление конденсатора (если выходной сигнал много меньше входного). При выполнении этого условия ток в цепи пропорционален входному напряжению, а напряжение на ёмкости C:
(4)
Этот вывод тем ближе к истине, чем больше постоянная времени τι = RC превосходит характерное время процесса (например, его период).
Обозначив параметры интегрирующей ячейки через R и C, выразим индукцию B с помощью формул (3) и (4) через
(5)
Описание лабораторной установки.Применяемая в работе схема приведена на рисунке 3.4.
Рис. 3.4. Схема лабораторной установки
Подлежащий исследованию сердечник снабжается намагничивающей и измерительной обмотками. Необходимое значение намагничивающего тока устанавливается регулятором. Напряжение с шунта r, установленного в цепи тока намагничивания, подается на пластины горизонтального отклонения электронного осциллографа; отклонение луча по горизонтали в каждый данный момент будет пропорционально намагничивающему току и соответственно напряженности поля Н. Благодаря интегрирующей цепочке RC мгновенное значение падения напряжения на конденсаторе С пропорционально мгновенному значению индукции в образце. Это напряжение подается на пластины вертикального отклонения осциллографа, и на экране получается изображение кривой гистерезисного цикла.
В работе используются два трансформатора с различными магнитопроводами – Ш-образный из листовой стали и кольцевой из феррита.
Таблица 1
Трансформатор Т1 | Трансформатор Т2 | |
Магнитопровод | Ш-образный из горячекатанной стали | колцевой из феррита марки НМ |
Размеры магнитопровода | высота 56 мм | диаметр внешний 28 мм |
ширина 64 мм | Диаметр внутренний 16 мм | |
толщина 24 мм | толщина 9 мм | |
ширина сердечника 16 мм | ||
Сечение магнитопровода | 384 мм2 | 54 мм2 |
Длина магнитной линии | 152 мм | 69 мм |
Количество витков | N1 = 180, N2 = 1980 | N1 = 10, N2 = 33 |
Параметры RC-цепочки | R = 100 кОм, С = 4 мкФ | R = 4,7 кОм, С = 0,075 мкФ |
Частота измерения | 50 Гц | 5 кГц |
Сопротивление шунта r | 10,2 Ом | 10,2 Ом |
На панели установки размещены:
Осциллограф, переключатель режимов измерения, регулятор тока в первичной обмотке трансформатора, тумблеры «Сеть» и «Питание генератора».
Методические указания
В начале измерений необходимо убедиться в нулевом положении регулятора тока. Затем включается питание установки тумблером «сеть» и включается питание генератора и осциллографа.
Переключателем выбирается исследуемый образец (Т1 или Т2).
ВАЖНО! ДЛЯ КАЖДОГО ОБРАЗЦА НЕОБХОДИМО ПРОИЗВЕСТИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В ОСЦИЛЛОГРАФЕ: кнопка ЗАП/ВЫЗ → выбрать номер ячейки памяти М01(для образца Т1) или М02(для образца Т2) и НАЖАТЬ КНОПКУ ВЫЗОВ.
Для перехода в режим автоматических измерений необходимо нажать кнопку ИЗМЕРЕНИЯ. При этом в правой части экрана осциллографа будут отображаться измерения амплитуды и действующего значения сигналов. При измерении регистрируется размах петли гистерезиса по горизонтали и по вертикали в вольтах, т.е. амплитуда.
Необходимо снять не менее 10 показаний, постепенно увеличивая ток в первичной обмотке трансформатора. При этом большее количество точек должно приходиться на начальные петли гистерезиса (3-4 точки) и на область насыщения. При последнем измерении надо зарисовать предельную петлю гистерезиса.
Напряженность поля, магнитная индукция в сердечнике и магнитная проницаемость материала рассчитываются по формулам:
B = m m0 H
Измеренные и рассчитанные значения необходимо занести в таблицу, образец которой приведен ниже.
Таблица 2
Порядковый номер измерения | … | ||||
Напряжение Uх | |||||
Напряжение Uу | |||||
Напряженность поля Н, А/м | |||||
Индукция В, Тл | |||||
Магнитная проницаемость, m |
По полученным данным необходимо построить основную кривую намагничивания и зависимость m(H). Отметить на рисунке с петлей гистерезиса индукцию насыщения, коэрцитивную силу и остаточную индукцию.
Значения коэрцитивной силы, индукции насыщения, остаточной индукции, начальной и максимальной магнитной проницаемости сравниваются со справочными значениями.
Измерения необходимо провести для каждого образца, переключая режим измерения с Т1 на Т2 при отключенном питании установки.
Контрольные вопросы:
1. Какие материалы относятся к магнитным?
2. Каково магнитное строение у ферромагнетиков?
3. Каково магнитное строение у ферримагнетиков?
4. Что такое «Начальная кривая намагничивания» и «Основная кривая намагничивания»?
5. Что такое «начальная магнитная проницаемость» и «максимальная магнитная проницаемость»?
6. Что такое магнитный гистерезис?
7. Что означает насыщение ферромагнетика?
8. Что такое коэрцитивная сила?
9. Что такое остаточная индукция?
10. Как связана петля гистерезиса с затратами энергии на перемагничивание ферромагнетиков?
11. В чем причина образования остаточной магнитной индукции в ферромагнетиках.
12. Чем отличаются магнитомягкие и магнитотвердые материалы?
13. Где применяются магнитомягкие и магнитотвердые материалы?
14. Какие Вы знаете виды магнитных потерь?
15. В чем различие потерь на вихревые токи и потерь на перемагничивание?
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Методические указания...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Гистерезиса ферромагнитных и ферримагнитных материалов
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов