Исследование магнитных свойств электротехнической стали, страница 2

,

где u_C1 – напряжение на конденсаторе С1,

R2 и C1 – соответственно сопротивление резистора R2 и емкость конденсатора C1 интегрирующей цепи.

В установке по рис. 1 осциллограф используется в режиме развертки внешним сигналом, то есть, напряжение, снимаемое с конденсатора C1 и пропорциональное магнитной индукции, поступает на вход канала вертикального отклонения луча (канала Y), а напряжение, снимаемое с резистора  R1 и пропорциональное напряженности магнитного поля в магнитопроводе,  поступает на вход канала горизонтального отклонения луча (канала X). Луч на экране осциллографа вычерчивает траекторию рабочей точки материала магнитопровода в координатах «напряженность магнитного поля H – магнитная индукция B», то есть, петлю гистерезиса. Масштаб по координатам определяется коэффициентами чувствительности каналов осциллографа k_X  и k_Y , выражаемыми в делениях сетки, нанесенной на экран осциллографа, приходящихся на один вольт напряжения на соответствующем входе осциллографа: дел./В.  Тогда

 ,

 ,

где x, y – координаты точки на экране осциллографа, выраженные в делениях сетки, нанесенной на экран.

Выражения, заключенные в круглые скобки, являются константами для данной схемы измерения, поэтому их целесообразно вычислить один раз и затем использовать как коэффициенты для пересчета координат экрана в напряженность и индукцию:

,

.

Тогда

H(x)=ax,

B(y)=by.

Площадь петли гистерезиса магнитного материала S_Г является мерой удельных (на единицу объема магнитопровода) потерь энергии в магнитопроводе за один цикл перемагничивания. Для определения удельных потерь мощности в материале магнитопровода нужно определить площадь петли гистерезиса S_Г на экране осциллографа в квадратных делениях, затем вычислить мощность удельных (на единицу массы материала магнитопровода) потерь:

, Вт/кг,

где f – частота напряжения источника V, Гц;

D – плотность материала магнитопровода, кг/м³; плотность электротехнической легированной стали примерно равна 7500 кг/м³.

Площадь петли гистерезиса S_Г в квадратных делениях можно определить либо графическим интегрированием, подсчитав количество клеточек экрана, занимаемых петлей, либо аппроксимировав петлю параллелограммом и вычислив его площадь.

3  МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Собрать установку по схеме рис. 1. На осциллографе установить режим работы с разверткой внешним сигналом. У преподавателя получить перечень частот, на которых следует выполнить  измерения. Включить звуковой генератор и осциллограф в сеть, включить их питание, дать прогреться 5 – 10 минут.

3.2. При нулевом выходном сигнале генератора найти на экране осциллографа точку, используя ручки перемещения луча, поместить ее в центр экрана, при необходимости сфокусировать луч. Ручку плавной регулировки чувствительности канала вертикального отклонения (канала Y) установить в фиксированное положение, которое определяется щелчком фиксирующего механизма.

3.3. Установить на генераторе первую из заданных частот. Увеличивая выходное напряжение генератора, наблюдать на экране осциллографа появление и увеличение размеров петли гистерезиса. Используя выходной аттенюатор генератора и входной ступенчатый аттенюатор осциллографа, установить их  в такие положения, при которых петля гистерезиса на экране будет иметь наибольший размер и отчетливые области насыщения магнитопровода (где восходящая и нисходящая линии петли сливаются в одну), но в то же время полностью помещаться на экране. Затем уменьшить выходной сигнал генератора до нуля.