4. Опис схеми лабораторної установки

Вивчення процесу намагнічення і вимірювання параметрів магнітом’яких матеріалів на промисловій частоті здійснюються осцилографічним методом. Він дозволяє візуально спостерігати динамічні петлі гістерезису, визначати по граничній петлі і основній кривій намагнічення кількісні параметри досліджуваних матеріалів, оцінювати і порівнювати їх властивості. Спрощена схема вимірювань (мал. 2.4) дозволяє зрозуміти і засвоїти принцип вимірювань.

Рис. 2.4. Схема вимірювань параметрів магнетиків

На схемі вимірювання позначені: Г- генератор Г3-109; r₀ - вимірювальний опір, що калібрується, 15 Ом ; МТ - магнітопровід з досліджуваного матеріалу; W₁, W₂ - число витків первинної і вторинної обмоток досліджуваного зразка; R1=22кОм, С=1мкф - елементи інтегруючого ланцюжка; ЕО - електронний осцилограф; R2- опір навантаження 150 Ом;

Принцип вимірювання полягає в наступному.

Генератор плавно регулює напругу U, отже, струм I₁ в первинній обмотці трансформатора. За рахунок протікання струму I₁ в магнітопроводі створюється магнітне поле, напруженість Н якого пропорційна величині протікаючого струму, тобто Н ~ I₁. Цей же струм протікає через вимірювальний опір r₀, включений послідовно з обмоткою W₁, і створює падіння напруги ∆Ur₀, величина якого пропорційна I₁, тобто ∆Ur₀ ~ I₁.

Якщо дві величини, в даному випадку Н і ∆Ur₀, порізно пропорційні третьою (I₁), то вони чисельно пропорційні один одному. Падіння напруги ∆Ur₀ подається на вхід X осцилографа, отже, відхилення променя осцилографа по осі X пропорційно напруженості поля Н в магнітопроводі зразка.

За рахунок протікання струму I₁ створюючого магнітне поле напруженістю Н, в магнітопроводі виникає магнітний потік Ф, завдяки якому у вторинній обмотці індукується ЕДС індукції ε. Чисельне значення е визначається співвідношенням

Отже, для того, щоб виділити сигнал у вигляді напруги, пропорційної магнітній індукції В, необхідно проінтегрувати ε за часом. Для цього використовується інтегруючий RC - ланцюг, напруга з якою подається на вісь Y осцилографа.

Таким чином, на входах X і Y осцилографа поступають сигнали (напруги), пропорційні Н і В відповідно. При одночасній подачі напруг на обидва входи на екрані осцилографа створюється нерухоме зображення петлі гістерезису. Східчасто змінюючи напругу генератором, одержують динамічні петлі, у тому числі і граничну петлю гістерезису для досліджуваного зразка.

5. Методика експериментальних вимірювань

1. Уважно зібрати лабораторну установку.

2. Визначити, де знаходяться органи управління роботою осцилографа по входах X і Y, а також вимірювального приладу типу Ц4317.3.

3. Підготувати таблиці вимірювань.

4. З дозволу викладача включити прилади.

Після прогрівання осцилографа протягом 10-15 хв. приступити до вимірювань.

5. Обертаючи ручку регулювання напруги генератора встановити в крайнє ліве положення, після чого крапку на екрані осцилографа встановити в центрі, потім, поступово підвищувати напругу, що подається на зразок. При цьому на екрані осцилографа повинне з'явитися зображення петлі гістерезису. Регулюючи посилення по входах X і Y осцилографа і підвищуючи напругу на зразку, отримати граничну петлю гістерезису. Зображення граничної петлі повинне повністю вписуватися в шкалу екрану осцилографа.

6. Не змінюючи положення ручок посилення на входах осцилографа, заміряти координати шести - восьми вершин динамічних петель гістерезису і записати отримані дані в табл. 2.1. Для цього, поступово зменшуючи ручкою регулювання генератора напругу на зразку до нуля, визначити в мм необхідні координати. Визначити по шкалі осцилографа і замалювати координати характерних точок граничної петлі гістерезису в міліметрах.

Таблиця 2.1

X
Y

7. Вибрати необхідну межу вимірювання на приладі Ц4317.3 і заміряти напругу Ur₀ на схемі в крапках а і b, і U_вих в точках d і e при різних значеннях напруги генератора „Г ”. Струм І₁ розрахувати по формулі І₁ = Ur_0/ r₀

Отримані результати вимірювань записати в табл. 3.2.

8. По отриманих результатах вимірювань побудувати графік залежності

Uвых (в точках d і e) від I₁

Таблиця 2.2

Ur0
Uвых
I1

9.Проанализировать результати вимірювань і зробити висновки по роботі.