2. Программа работы

1. Осциллографирование гистерезисной петли катушки с сердечником из ферромагнитного материала с помощью электронного осциллографа.

2. Опытное определение параметров r’ и L₀, обусловленных явлениями в сердечнике, путем замены гистерезисной петли эквивалентным эллипсом.

3. Расчетное определение параметров r’ и L₀ с помощью понятия о комплексной магнитной проницаемости.

3. выполнение работы

П.1 программы. Собирается схема, изображенная на рис. 4.

В качестве объекта исследования выбрана катушка, намотанная на замкнутом сердечнике, собранном из стальных листов. С помощью электронного осциллографа наблюдаются следующие кривые: зависимость потокосцепления от тока (i), кривая тока в катушке i(t) и кривая напряжения u_с(t), пропорционального потокосцеплению , а также определяются масштабы осциллограмм.

Рис. 4

Осциллографирование кривой (i).

Подать напряжение u_ш на вход “X” (канал I), напряжение u_c – на вход “Y” (канал II) осциллографа, получить на экране гистерезисную петлю. Для этого нажать кнопку (X – Y) слева от экрана и кнопку (X – Y) справа от экрана (при работе с осциллографом С1-83). Подобрать усиление электронного осциллографа по осям X и Y так, чтобы петля гистерезиса занимала большую часть экрана, зарисовать ее на кальку. При выполнении опыта ток катушки поддерживать в пределах 50 – 100 мА. В качестве r_ш использовать магазин сопротивлений (декада 9.9 Ом); сопротивление r_ш = 5 – 10 Ом.

Определение масштабов.

Масштаб по X.

Масштаб по оси X соответствует масштабу напряжения u_ш(t). Наибольшее отклонение луча в одну сторону (например, вправо от центра) равно количеству делений на экране осциллографа, умноженному на цену деления усилителя I канала и на показание делителя (коэффициент отклонения по горизонтали; при этом риска на внутреннем тумблере канала I должна находиться в фиксированном крайнем правом положении). Оно соответствует значению u_шm. Наибольшее значение тока I_m гистерезисной петли:

. (21)

Масштаб по оси Y.

Масштаб по оси Y соответствует масштабу кривой u_c(t). Определяется аналогично с помощью усилителя канала II. Наибольшее отклонение луча в одну сторону (например, вверх от центра) соответствует значению u_cm. Амплитуда потокосцепления первой обмотки_1m находится из выражения:

, (22) где w₁ – число витков первой катушки;

w₂ – число витков второй катушки.

Проверка правильности определения масштабов.

Значение H_m в сердечнике катушки равно:

. (23)

Значение B_m в сердечнике катушки равно:

. (24)

Полученные значения B_m и H_m должны соответствовать какой-либо точке на кривой B_m(H_m), приведенной на макете.

Осциллографирование кривых i(t) и u_c(t).

Для одновременного осциллографирования кривых u_ш(t)  i(t), u_c(t)  ₁(t)

нажимается кнопка (…) слева от экрана и кнопка (I, II) справа от экрана.

Масштабы кривых по амплитуде определены ранее. Кривые i(t) и u_c(t) зарисовать на кальку.

П.2 программы. Амплитуда первой гармоники тока I_(1)m определяется в соответствии с заменой гистерезисной петли эквивалентным эллипсом (cм.рис.3). Максимальные значения ординаты эквивалентного эллипса и гистерезисной петли должны быть равны, а максимальное значение абсциссы эквивалентного эллипса должно быть равно амплитуде первой гармоники тока I_(1)т. Площадь гистерезисной петли и соответствующую ей энергию потерь за один цикл перемагничивания можно вычислить следующим образом.

Площадь прямоугольника с ординатой _m абсциссой I_(1)m (см.рис.3) равна определенному количеству квадратных миллиметров S_. Поскольку произведение _mI_(1)m имеет размерность энергии, отнесенной к единице объема ферромагнитного материала, то один квадратный миллиметр соответствует энергии, равной . Площадь гистерезисной петли (эквивалентного эллипса) равнаS_г квадратных миллиметров, поэтому энергия за один цикл перемагничивания и мощность потерь в сердечнике:

; . (25)

Следовательно:

; . (26)

П.3 программы. Найденные параметры проверяются расчетным путем на основе понятия о комплексной магнитной проницаемости. Вносимое сопротивление r' и индуктивность L₀ вы­числяются по формулам (19), (20), магнитная проницаемость материала _а , необходимая для вычисления ₁ и ₂ , опре­деляется по основной кривой намагничивания используемой стали, приведенной на стенде, по значению H_(1)m, соответствующему амплитудному значению первой гармоники тока в цепи I_(1)m .

. (28)

Результаты расчетов вносятся в таблицу.

Т а б л и ц а

Сравнение результатов	Вносимое сопротивление r’, Ом	Индуктивность катушки L0, Гн
Из опыта
Из расчета