Сборник ЛР по «Метрология», «Электрические измерения», «Информационно-измерительная техника»

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

ствительности по горизонтальному каналу усиления. Мгновенное значение тока, проходящего по первичной обмотке образца, можно определить из выражения

н,-/„

средней силовой линии ( ( =2nR cp); W, - число витков намагничивающей

обмотки; R^p - средний радиус кольцевого образца. Введя обозначение

(i2 -7) можно заметить, что напряжение на R0, а следовательно, и на входе горизон­ тального канала усиления осциллографа, будет пропорционально Н,:

Для получения напряжений, пропорционального мгновенному значе­ нию индукции (В,) в образце, на измерительную обмотку тороида W2 вклю­ чается интегрирующая цепочка Сь R4, с емкости которой напряжение пода­ ется на вход усилителя вертикального канала осциллографа. ЭДС на зажи­ мах обмотки W2 составляет

где S - сечение железа образца; W2 - число витков обмотки; В, - мгновенное значение индукции.

Если пренебречь падением напряжения в сопротивлениях обмотки W2, то можно записать:

Таким образом, напряжение на конденсаторе С[ пропорционально мгновенному значению индукции в материале образца.

При подаче на входы X и Y одновременно двух напряжений, пропор­

152

Лабораторная работа № 12

циональных В, и Н, в образце, на экране осциллографа появляется динамиче­ ская петля. Используя эту петлю, можно получить основную динамическую кривую намагничивания. Основная кривая намагничивания получается как геометрическое место вершин динамических петель.

12.4. Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на сменной панели, где установле­ ны два кольцевых образца ТС1 и ТС2. Один из этих образцов,.по указанию преподавателя, используется в работе. На панели размещены амперметры РА1 и РА2, цепочка R,, Ct и резисторы R|, R2. Разделительный понижающий трансформатор ТМ1 установлен для гальванической развязки питающей се­ ти и зажимов осциллографа. У осциллографа С1-68 зажимы “заземление” соединены с корпусом, поэтому недопустимо, чтобы корпус прибора нахо­ дился под потенциалом питающей сети. Обмоточные данные и размеры об­ разцов приводятся на плакате, установленном на стенде. Ни в коем случае нельзя превышать предельно допустимые значения токов, указанных для данных образцов.

Схему следует собирать в строгом соответствии с рис. 12.1. Все тумб­ леры поставить в положения, указанные на схеме.

Для обеспечения прогрева и качественного измерения осциллограф и вольтметр средних значений необходимо включить за 15 минут до начала работы.

12.5. Методические указания по выполнению работы

После проверки схемы преподавателем необходимо включить уста­ новку и плавно поднимать напряжение до тех пор, пока не будет получена предельная петля. При регулировке напряжения следует контролировать ве­ личину тока через образец с тем, чтобы он не превышал допустимое значе­ ние (1Д01, =0,5 А). Затем следует отрегулировать чувствительность осцил­

лографа по каналам так, чтобы изображение петли занимало почти весь эк­ ран, но не выходило за его пределы.

Масштабы и величины, определяемые при их вычислении, заносятся в таблицу (табл. 12.1).

Г ' в ^ ( н

Рис. 12.2 . Линии, измеряемые на экране, при определении масштабов

153

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

При определении масштаба по оси В используется вольтметр средних значений PV1. Связь среднего значения ЭДС в измерительной обмотке Е2ср с амплитудным значением индукции Вт определяется по известной формуле

Для определения масштаба по оси В следует при предельной петле гистерезиса контакты тумблера S3 замкнуть. При этом на экране остается вертикальная полоса длиной £ в (рис. 12.2), соответствующая удвоенной ам­ плитуде индукции в образце. Масштаб по оси В определяется по формуле

Для определения масштаба по оси Н надо воспользоваться формулой (12.6), которая для амплитудных значений тока Imи напряженности магнит­ ного поля Нт записывается таким образом:

где I -действующее значение тока, определяемое по амперметрам РА1, РА2. При определении масштаба по горизонтальной оси шв необходимо за­ менить намагничивающую обмотку на активное сопротивление R3. Тумбле­ ры S3 и S4 переводятся в положение 1, на экране осциллографа высвечи­ вается горизонтальная полоса (рис. 12.2). Изменяя величину питающего на­ пряжения и регулируя R3, необходимо добиться, того чтобы горизонтальная полоса длинной £ „ занимала большую часть экрана, но не выходила за его пределы. Поскольку вся длина полосы соответствует удвоенной максималь­ ной напряженности, масштаб по горизонтальной оси определяется по фор­

муле

(П.16)

ср

Для снятия основной кривой намагничивания поставить тумблер S3 в положение 1, тумблер S4 - в положение 2. Снять координаты вершин (рис. 12.3) не менее десяти точек и занести в табл. 12.2.

Таблица 12.2. Координаты вершин основной кривой намагничивания

154

.7аоораторная работа Л» 12

чтобы осталось наглядное представление о том, в каком интервале изменя­ ется и какому участку кривой Вт (Нт) соответствует максимальное значе­ ние амплитудной магнитной проницаемости. В данной работе относитель­ ную магнитную проницаемость следует определять по формуле (12.5). Из построенного графика щ (Нт) определяются модули начальной и макси­ мальной амплитудной проницаемости. Начальная амплитудная проницае­ мость цнач определяется при Нга =0. Максимуму кривой (Нт) соответст­ вует максимальное значение магнитной проницаемости цмакс.

12.6. Требование к отчету

Отчет должен содержать:

♦перечень и технические характеристики применяемых приборов;

♦схему установки, изображенную на рис. 12.1;

♦результаты опытов и расчетов, занесенные в табл.12.1, 12.2, расчетные формулы;

♦зависимости Вт (Нт ) и (Нт), изображенные на одном графике.

155

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

12.7.Контрольные вопросы

1.Какие характеристики магнитных материалов можно определить осциллографическим способом?

2.Укажите причины, вызывающие погрешности определения характери­ стик магнитных материалов осциплографическим способом?

3.Каким образом получается напряжение, пропорциональное напряженно­ сти магнитного поля в образце?

4.Как получается напряжение, пропорциональное индукции в образце?

5.Для чего предназначена цепочка R4, С/? Как необходимо выбирать пара­ метры R4 и Ci?

6.Каким способом в работе определяется масштаб по вертикальной оси?

7.Как определяется масштаб по оси Н ?

8.Существует ли связь между размерами и формой динамической петли и потерями энергии в образце?

9.Что называется динамической кривой намагничивания, динамической петлей?

10.Как определяется магнитная проницаемость?

11.Перечислить основные требования к образцам магнитных материалов, применяемых в лабораторной работе.

12.Объясните, чем вызваны указанные требования к образцам.

13.Поясните, с какой целью при определении масштаба по Н вместо образца в цепь включается резистор R3.

14.3апишите формулу, связывающую мгновенные значения тока и напряжен­ ности магнитного поля в испытуемом образце.

15.Почему образцы изготавливают из тонких пластин или лент? Можно ли испытывать сплошной металлический образец?

16.Запишите формулу, связывающую среднее по модулю напряжение на из­ мерительной обмотке с максимальной индукцией в испытуемом образце.

17.В чем состоит различие статической и динамической кривых намагничи­ вания?

Библиографический список

1.Электрические измерения /Под ред.А.В. Фремке, Е.М. Душина. -Л.: Энергия,1980.

2.Кифер И.И. Испытания ферромагнитных материалов. -М.: Энергия, 1969.

3.ГОСТ 12119-80 Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и элек­ трических свойств.

156

Д = ± а

Класс точности

Д = ± (а + Ьх)

М

м

Класс точности

157

Приложение 2. Единицы Международной системы (СИ)

Приложение 3. Обозначения прочности изоляции, положения прибора в пространстве

— измерительная часть испытана напряжением 500В;

—прибор испытанию прочности изоляции не подлежит;

I — прибор применять при вертикальном положение шкалы;

j| — прибор применять при горизонтальном положение шкалы;

/60° — прибор применять при наклонном положение шкалы,

например, 60° относительно горизонтальной оси;

I — прибор нормально работает при наклоне от 80° до 100° 80..90. .100

/ — прибор применять в наклонном положение в рабочей 45..60..75 области 45°-75°;

1N

—направление ориентировки прибора в земном магнитном

Иполе;

—зажим для заземления;

—категория защищённости от внешних магнитных полей;

общий зажим для многопредельных приборов (или начало обмотки).