Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 124

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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.

304


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

" с ^ - т г

hdt.

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 к) и иу

у) 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'

 

306


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

?« = р , - > 3 ;

(ѵш-16)

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-

308