Исследование зависимости удельных объемного и поверхностного сопротивления диэлектриков от температуры и влажности. Исследование свойств пьезоэлектриков. Исследование магнитных характеристик ферритов и магнитодиэлектриков, страница 13

f_гр. Для сравнительной оценки качества магнитомягких материалов при заданных значениях Н и f удобной характеристикой является относительный тангенс угла потерь, под которым понимают отношение tgd / m^/.

Кроме рассмотренных выше параметров магнитные материалы на высоких частотах характеризуются относительным температурным коэффициентом начальной магнитной проницаемости и обратимой магнитной проницаемостью m_пр.

По литературным данным изучить также вопросы технологии получения ферритов и факторы, влияющие на разброс их параметров.

2.2. Задание второе. Провести расчет индуктивности для магнитного кольцевого сердечника из феррита и изучить резонансный метод определения высокочастотных характеристик магнитных материалов.

2.2.1. Методические указания по выполнению второго задания. При выполнении второго задания изучить материал /3, с. 277 – 281; 4, с. 129 - 133/. Основным вопросом, требующим проработки, является метод исследования m^/ и tgd магнитомягких материалов на частотах 10 кГц ¸ 1 МГц. Следует учесть, что резонансный метод основан на измерении добротности колебательного контура Q, состоящего из индуктивности L_X с исследуемым тороидальным сердечником и конденсатора переменной емкости С и определения L_X и сопротивления катушки r_X с магнитным сердечником согласно выражениям

L_X = 1 / w²C ;  r_X = 1 / wCQ .                 (6.8)

Расчеты магнитной проницаемости и тангенса угла магнитных потерь производят по формулам / I /:

38

m^/ = pD_cрL_X / m₀SN² ,                               (6.9)

tgd = m^// / m^/ = r_п / wL_X = (r_X – r₀) / wL_X ,         (6.10)

где m^/ и m^// - упругая и вязкая составляющие комплексной магнитной проницаемости;

D_cр – средний диаметр образца;

S – площадь поперечного сечения образца;

N – число витков обмотки;

R_п – сопротивление потерь;

w - угловая частота;

r₀ – активное сопротивление обмотки.

К преимуществам резонансного метода относится возможность измерения на высоких частотах m, tgd и простота их измерений, что позволяет применять его при массовых испытаниях магнитных материалов, а к недостаткам – малая точность в определении добротности и возможность измерения параметров только в области слабых полей. Для тороидального сердечника (рис. 6.1) с учетом внешнего диаметра D₁, внутреннего диаметра D₂ и высоты h формула (6.9) для расчета имеет вид

m^/ = 250L_X(D₁ + D₂) / N₂h(D₁ – D₂).             (6.11)

где L_X – измерения индуктивности, в мкГн;

D₁ , D₂ , h  - в см.

Формула (6.11) используется, если D₁/D₂ < 1,75; при D₁/D₂>1,75 расчет магнитной проницаемости следует производить по следующей формуле:

     m^/ = L_X / 2N²h×ln(D₁ / D₂) .                    (6.12)
39

 

Рис. 6.1. Кольцевой сердечник из магнитного материала

Провести расчет индуктивности катушки с ферритовым сердечником кольцевого типа. Исходные данные для расчета: размер и тип сердечника феррита, число витков и величину средней начальной магнитной проницаемости взять из табл. 6.1. Номер расчетной катушки отвечает номеру студента в подгруппе. В заготовку отчета занести формулы для определения m, tgd и результаты расчета.

2.3. Задание третье. Рассчитать магнитную проницаемость материала для катушки индуктивности с кольцевым сердечником из магнитодиэлектрика.

2.3.1. Методические указания по выполнению третьего задания. При выполнении задания следует проработать материал /3, с. 167 - 174/ и учесть, что магнитодиэлектрики представляют собой конгломерат из измельченного ферромагнетика (например, карбонильного железа, альсифера), частицы которого изолированы друг от друга пленками из немагнитного материала – диэлектрика, являющегося механической связкой. Поэтому в отличие от ферритов магнитные свойства магнитодиэлектриков в значительной степени определяются особенностями намагничивания отдельных ферромагнитных частиц, их размерами, формой, взаимным расположением и соотношением между количеством ферромагнетика и диэлектрика. Так для

40

определения магнитной проницаемости магнитодиэлектрика часто используется формула

m_мд = 1 / [(1 / m) + (V / 3)] ,                        (6.13) где m - магнитная проницаемость ферромагнитного вещества;

V – относительный объем, занимаемый диэлектриком.