определяется по величине тока в намагничивающей обмотке или экспериментально с помощью дополнительной катушки, а индукция определяется баллистическим методом, рассмот ренным выше.
Пермеаметры в зависимости от величины напряженности создаваемого ими магнитного поля делятся на пермеаметры средних (Я до 10 а/м) и сильных полей (Я выше 10 а/м).
I
¥т.
Рис. ѴІІІ-7
§4. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
А. О п р е д е л е н и е д и н а м и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к ф е р р о м а г н и т н ы х м а т е р и а л о в при п о м о щ и э л е к т р о н н о г о о с ц и л л о г р а ф а
Осциллографичеокий метод снятия динамических петель ги стерезиса получил широкое распространение ввиду своей про стоты, наглядности и применимости в широком диапазоне частот.
Схема испытания образца приведена на рис. VII1-8. Эта схема по своему принципу действия аналогична схеме снятия вольтаіміперной характеристики нелинейного элемента. В дан
|
|
|
|
|
|
|
|
ной схеме на вход Y электронного осциллографа |
(ЭО) |
подает |
ся напряжение иу, пропорциональное-магнитной |
индукции |
Bt, |
а на вход X — напряжение |
их, |
пропорциональное напряжен |
ности магнитного поля И*. |
На экране осциллографа |
видим |
замкнутую кривую B( = |
f(Ht), |
являющуюся |
динамической |
петлей гистерезиса- (рис. VII1-9). |
|
|
|
|
Рассмотрим подробнее |
схему |
(рис. ѴПІ-8). На вход X |
ЭО |
подается напряжение их, равное |
ux — i„R0. |
Мгновенное |
значение напряженности |
магнитного |
поля определяется |
по |
формуле
н_ i»wll
где / с р —средняя линия образца.
Отсюда получаем выражение |
|
|
wH |
(ѴШ-14) |
|
|
где коэффициент |
пропорциональности k{ |
О *-ср определяет- |
ся параметрами |
схемы. |
|
Р и е . ѴШ-8
На вход У подается напряжение иу, снимаемое с зажимов конденсатора С, являющегося в данной схеме интегрирующим
элементом. Если |
выбрать |
Rz^"^*' пренебречь диэлектриче |
скими потерями |
конденсатора |
С и считать |
входное сопротив |
ление ЭО бесконечно большим, то ток і2 |
измерительной |
обмот- |
ки образца определится по формѵле |
іг~ |
Так |
как |
|
|
|
аФ |
|
Ф( |
Но |
|
|
|
|
|
|
|
|
<?, = — wu |
dt |
И Bf — |
- , |
|
|
|
|
t |
S |
|
|
где |
—.магнитный поток |
и 5—сечение |
магніиггоіггроівода об |
разца, то ток равен |
|
|
|
|
|
Ra dt
Мгновенное значение напряжения на конденсаторе С опре деляется из выражения
t
20 |
255— M . А. Быков и др . |
305 |
После подстановки выражения і2 имеем |
|
и=ис-=——а— |
Bt^k,Bu |
(ѴІІІ-15) |
1 |
R2C |
|
где коэффициент пропорциональности й.,= —-^—- (опреде ляется параметрами схемы.
Следовательно, мы получили выражения мгновенных зна чений напряжений их — kxHt и « ѵ = k2B(. пропорциональ ные соответственно Ht и В(.
і
|
|
Рис. VI1I-9 |
|
|
|
Для определения координат Ht |
и Bt любой точки |
петли |
гистерезиса |
необходимо |
найти |
масштабы |
напряжений |
их (тк) и иу |
(ту) то осям X и У. Для этого сначала на |
вход X |
ЭО подается напряжение синусоидальной форімы от посторон него источника энергии. Вольтметром электромагнитной си стемы определяют действующее значение подаваемого напря жения на вход X— Uх. Одновременно измеряют размах коле
бания пятна на экране по горизонтали |
пх. Затем находят |
мас |
штаб напряжения по оси X по формуле |
|
m |
— |
2 V-2UX —- |
|
в |
|
|
* |
hx |
' |
мм |
|
Аналогично определяется масштаб напряжения по оси Y. |
Для этого на вход |
Y ЭО подается синусоидальной формы |
на |
пряжение и вольтметром измеряется его действующее значение
ІІу. |
Определяется размах колебания |
пятна |
на экране по вер |
тикали Л . Затем высчитывается |
масштаб |
напряжения по |
оси |
|
|
7 |
|
|
|
- |
2УЩ |
|
« |
|
|
т> ~ |
пу |
' |
мм' |
|
Для получения параметров точки петли гистерезиса изме
ряют ее координаты по оси X—hx |
и оси У— Л / . |
По найден |
ным выше |
масштабам |
определяют |
напряжения |
их = /г/ тх |
и Uy~hy'my. |
Затем |
по приведенным ранее |
формулам |
(ѴШ-14) и |
(ѴІІІ-15) определяют |
|
|
Этот метод исследования ферромагнитных материалов ши роко используется при отбраковке магнитных материалов пу тем сравнения характеристик исследуемого и образцового ма териалов.
Б. О п р е д е л е н и е д и н а м и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к ф е р р о м а г н и т н ы х м а т е р и а л о в м о с т о в ы м м е т о д о м
Мостовые методы определения магнитных характеристик получили широкое применение при работе в слабых магнитных полях, т. е. в начальной области динамической кривой намаг ничивания, при малых наиряженностях (область Рэлея). В этой области работают ферромагнитные материалы в технике связи, радиотехнике, в элементах счетно-решающих устройств и т. л. Динамическая петля гистерезиса имеет здесь эллиптиче скую форму или может быть заменена равновеликим эл липсом.
Как было указано выше, комплексная магнитная проницае мость
тангенс угла магнитных потерь
Из теоретических основ электротехники известна формула расчета индуктивности L x катушки, намотанной на торои дальной формы сердечник и включенной в цепь постоянного тока,
|
Lj/x |
— Ѵ-о ,' |
2 |
> |
|
|
К |
S |
где |
w—число витков; |
|
|
|
S —площадь поперечного сечения ферромагнитного сер |
|
дечника; |
|
|
|
dcp |
—средний диаметр тороидального сердечника. |
20* |
|
|
|
307 |
Отсюда определяется |
магнитная |
проницаемось |
(«упру |
гая») |
|
|
|
? l = |
J ^ - L x . |
(ѴІІІ-17) |
Тангенс угла магнитных потерь связан с сопротивлением |
потерь гп |
|
|
|
t g V = -^- = |
— — = R |
* ~ ~ R \ |
(VIII-18) |
где /?_,.—активное сопротивление катушки с ферромагнитным сердечником;
Ro—активное сопротивление самой обмотки катушки. Следовательно, измерив каким-либо способом L x и Rx ка
тушки с ферромагнитным сердечником, можно определить со ставляющие амплитудной магнитной проницаемости, т. е. «уп ругую» составляющую j i , , tgо^. и r„. Модуль комплексной магнитной проницаемости определится по формуле
|
^ f f l = — ( V " 1 |
- 1 9 |
) |
|
C O S Ou. |
|
|
|
|
Сопротивление потерь в ферромагнитном сердечнике нахо |
дится «ак |
rn — Rx |
R0. |
|
|
|
|
|
|
|
Одним |
из методов определения |
магнитных характеристик |
в широком диапазоне частот (от 50 гц до 100 Мгц) |
является |
мостовой |
метод (см. гл. V I , § 3). Уравновесив |
мост, можно |
оп |
ределить |
L x и Rx и по ним все необходимые |
магнитные вели |
чины. |
|
|
|
|
|
Особенностью работы на мосте, предназначенном для оп |
ределения |
характеристик образцов ферромагнитных |
материа |
лов, является необходимость измерения тока в намагничиваю
щей обмотке образца |
(для |
определения напряженности |
маг |
нитного |
поля) или величины |
индуктированной э. д. с. |
(для |
определения магнитной индукции в образце). |
|
|
Для |
определения |
амплитуды |
напряженности |
намагничи |
вающего |
магнитного |
поля |
Нт |
необходимо знать |
амплитуду |
намагничивающего тока |
/ т |
, |
так |
как |
|
|
|
Нт |
= |
- ^ ~ , |
~ . |
(ѴШ-20) |
Поэтому для измерения намагничивающего тока исполь зуется или электронный вольтметр, измеряющий напряжение от исследуемого тока на активном сопротивлении, включен ном последовательно с намагничивающей катушкой образца или в другое плечо моста, или термоэлектрический ампер-