Исследование магнитных свойств электротехнической стали

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Методические указания к лабораторной работе № 3

по дисциплине «Материаловедение и материалы ЭС»

Составил доцент Тусов А. С.

Рыбинск, 2010

ВВЕДЕНИЕ

Электротехническая сталь – магнитомягкий материал, широко применяемый для изготовления магнитопроводов низкочастотных трансформаторов и дросселей (реакторов), а также магнитопроводов электродвигателей и электрогенераторов. Размеры, масса и стоимость, а также коэффициент полезного действия этих изделий определяются магнитными свойствами электротехнической стали.

Целью настоящей лабораторной работы является исследование свойств электротехнической стали.

1  КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Краткие теоретические сведения об основных общих свойствах магнитных материалов, их видах и применении, и, в частности, о свойствах электротехнической стали приведены в конспекте лекций по дисциплине, а также в учебниках и учебных пособиях .

2  ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Схема лабораторной установки для исследования свойств электротехнической стали приведена на рисунке 1, где объект исследования представляет собой тороидальный (кольцевой) магнитопровод трансформатора Т1. На магнитопроводе размещены две обмотки: первичная,

                                               Рисунок 1 

присоединенная выводами к узлам 1 и 2, и вторичная, присоединенная выводами к узлам 3 и общему. Последовательно с первичной обмоткой соединены источник переменного напряжения синусоидальной формы V1 и резистор R1, последовательно со вторичной обмоткой соединены резистор R2 и конденсатор C1. Напряжение с узла 2 поступает на канал горизонтального отклонения луча осциллографа, напряжение с узла 4 – на канал вертикального отклонения луча осциллографа. 

Резистор R1 играет роль датчика тока, протекающего по первичной обмотке трансформатора. Сопротивление этого резистора должно быть небольшим, чтобы почти все напряжение источника падало на первичной обмотке и создавало в ней переменный ток:

.

Тогда, при условии малости величины тока во вторичной обмотке трансформатора, напряженность магнитного поля в его магнитопроводе

,

где u_R1 – падение напряжения на резисторе R1,   

w₁ - число витков в первичной обмотке,

 l_ср - средняя длина магнитной силовой линии магнитопровода.

Изменение напряженности магнитного поля приводит к изменению в магнитопроводе магнитной индукции. В свою очередь, изменение магнитной индукции по закону электромагнитной индукции вызывает появление в каждом витке каждой обмотки, размещенной на магнитопроводе, э.д.с. индукции витка:

,

где S – площадь поперечного сечения магнитопровода трансформатора.

Э.д.с. индукции обмотки, содержащей w витков, очевидно, в w раз больше э.д.с. одного витка:

.

Индукция в магнитопроводе трансформатора

.

Для вычисления интеграла э.д.с. индукции вторичной обмотки в схеме установки по рис. 1 используется пассивная интегрирующая цепь R2C1. Постоянная времени этой цепи должна многократно превышать величину периода переменного напряжения, поступающего с генератора V1. Тогда магнитная индукция