Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский
Томский политехнический университет»
Инженерная школа энергетики
Отделение электроэнергетики и электротехники
Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Изучение основных магнитных свойств ферро и ферримагнитных материалов
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
по дисциплине:
Электротехническое материаловедение
Исполнители:
|
|
||||
студенты группы |
5А36 |
|
Кондрашов М. А. Кононов М.А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Руководитель:
|
|
||||
преподаватель |
|
|
Ивашутенко А.С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Томск – 2025
Цель работы:
Изучить процесс намагничивания ферри- и ферромагнетиков, установить основные параметры намагничивания.
Задание
Уяснить физическую природу явления намагничивания магнетиков.
Изучить и собрать схему экспериментальной установки.
Выполнить измерения и построить кривую намагничивания (
)
Из данных измерения кривой ( ) построить зависимость магнитной проницаемости (
)
от напряженности магнитного поля (
).Провести анализ полученных закономерностей.
Электрическая схема установки
Рисунок 1. Электрическая схема соединений типового комплекта для получения основной кривой намагничивания
Согласно рисунку 1 выполнить электрические соединения модулей. Монтаж схемы производить при отключенном питании. В качестве амперметра РА использовать мультиметр в режиме
с пределом 200мА. Выход
модуля “Функциональный генератор”
соединить с гнездом
мультиметра, а гнездо
мультиметра соединить со входом схемы
модуля “магнитомягкие материалы”. В
качестве вольтметра PV использовать
второй мультиметр в режиме
с пределом 20В. Подать напряжение питания
на комплект включением автоматического
выключателя и УЗО “Модуля питания”.
Включить функциональный генератор
кнопкой “Питание”. Настроить его на
частоту 50 Гц. Установить прямоугольную
форму сигнала.Изменяя ток в цепи с помощью кнопок “Амплитуда” модуля “Функциональный генератор”, установить минимальное значение силы тока в первичной цепи (по амперметру РА) и заносить в таблицу это значение и значение напряжения на конденсаторе С2 (вольтметр PV).
Рассчитать значения
для каждого замера по формулам (1,2,3),
полученные данные занести в таблицу
1. Построить графики зависимостей
магнитной индукции от напряженности
магнитного поля В(Н) (основная кривая
намагничивания ферромагнетика) и
магнитной проницаемости
сердечника от напряженности магнитного
поля
.
Таблица 1.
Результаты опыта
№ п.п. |
I, мА |
U, В |
Н, А/м |
В, Тл |
|
1 |
0,75 |
0,015 |
1,364 |
0,004 |
2569,002 |
2 |
1,24 |
0,026 |
2,255 |
0,008 |
2693,309 |
3 |
1,72 |
0,036 |
3,127 |
0,011 |
2688,491 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
174 |
99,0 |
0,53 |
180,0 |
0,155 |
687,662 |
175 |
99,7 |
0,531 |
121,273 |
0,156 |
684,122 |
176 |
100,5 |
0,533 |
182,727 |
0,156 |
681,233 |
Полная таблица приведена в приложении 1.
Расчет значений (пример расчета для одной строки таблицы)
Кривая
намагничивания (
)
представлена на рис. 2. Зависимость
магнитной проницаемости (
)
от напряженности магнитного поля (
)
приведена на рис. 3
Рисунок 2. Кривая намагничивания. |
Рисунок 3. График зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля. |
Вывод:
В ходе лабораторной работы были проведены замеры напряжения на трансформаторе при изменении силы тока. Проведены расчёты магнитной индукции, напряженности магнитного поля и магнитной проницаемости. По результатам расчетов построены основная намагничивания материала и зависимость магнитной проницаемости от напряжения магнитного поля. Данные графики зависимостей согласуются с данными из справочников.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
№ п.п. |
I, мА |
U, В |
Н, А/м |
В, Тл |
|
№ п.п. |
I, мА |
U, В |
Н, А/м |
В, Тл |
|
1 |
0,75 |
0,015 |
1,364 |
0,004 |
2569,002 |
42 |
21,8 |
0,400 |
39,636 |
0,117 |
2356,883 |
2 |
1,24 |
0,026 |
2,255 |
0,008 |
2693,309 |
43 |
22,0 |
0,402 |
40,000 |
0,118 |
2347,134 |
3 |
1,72 |
0,036 |
3,127 |
0,011 |
2688,491 |
44 |
22,6 |
0,405 |
41,091 |
0,119 |
2301,871 |
4 |
2,20 |
0,047 |
4,000 |
0,014 |
2744,161 |
45 |
23,1 |
0,408 |
42,000 |
0,120 |
2268,729 |
5 |
2,67 |
0,057 |
4,855 |
0,017 |
2742,193 |
46 |
23,7 |
0,411 |
43,091 |
0,121 |
2227,552 |
6 |
3,14 |
0,067 |
5,709 |
0,020 |
2740,814 |
47 |
24,2 |
0,414 |
44,000 |
0,121 |
2197,452 |
7 |
3,60 |
0,077 |
6,545 |
0,023 |
2747,405 |
48 |
24,7 |
0,417 |
44,909 |
0,122 |
2168,571 |
8 |
4,05 |
0,087 |
7,364 |
0,026 |
2759,299 |
49 |
25,3 |
0,419 |
46,000 |
0,123 |
2127,296 |
9 |
4,49 |
0,097 |
8,164 |
0,028 |
2774,980 |
50 |
25,5 |
0,420 |
46,364 |
0,123 |
2115,649 |
10 |
4,93 |
0,106 |
8,964 |
0,031 |
2761,808 |
51 |
25,8 |
0,421 |
46,909 |
0,123 |
2096,027 |
11 |
5,36 |
0,116 |
9,745 |
0,034 |
2779,890 |
52 |
26,0 |
0,422 |
47,273 |
0,124 |
2084,844 |
12 |
5,78 |
0,125 |
10,509 |
0,037 |
2777,900 |
53 |
26,3 |
0,423 |
47,818 |
0,124 |
2065,947 |
13 |
6,20 |
0,135 |
11,273 |
0,040 |
2796,897 |
54 |
26,8 |
0,426 |
48,727 |
0,125 |
2041,782 |
14 |
6,62 |
0,143 |
12,036 |
0,042 |
2774,678 |
55 |
27,1 |
0,427 |
49,273 |
0,125 |
2023,919 |
15 |
7,02 |
0,152 |
12,764 |
0,045 |
2781,256 |
56 |
27,4 |
0,428 |
49,818 |
0,126 |
2006,447 |
16 |
7,43 |
0,161 |
13,509 |
0,047 |
2783,374 |
57 |
27,6 |
0,429 |
50,182 |
0,126 |
1996,561 |
17 |
7,81 |
0,170 |
14,200 |
0,050 |
2795,969 |
58 |
27,9 |
0,430 |
50,727 |
0,126 |
1979,697 |
18 |
8,20 |
0,178 |
14,909 |
0,052 |
2788,307 |
59 |
28,1 |
0,431 |
51,091 |
0,126 |
1970,178 |
19 |
8,95 |
0,195 |
16,273 |
0,057 |
2798,634 |
60 |
28,4 |
0,432 |
51,636 |
0,127 |
1953,889 |
20 |
9,33 |
0,202 |
16,964 |
0,059 |
2781,021 |
61 |
28,6 |
0,433 |
52,000 |
0,127 |
1944,717 |
21 |
9,70 |
0,210 |
17,636 |
0,062 |
2780,879 |
62 |
28,9 |
0,434 |
52,545 |
0,127 |
1928,974 |
22 |
10,43 |
0,226 |
18,964 |
0,066 |
2783,291 |
63 |
29,2 |
0,435 |
53,091 |
0,128 |
1913,555 |
23 |
10,78 |
0,233 |
19,600 |
0,068 |
2776,333 |
64 |
29,4 |
0,436 |
53,455 |
0,128 |
1904,906 |
24 |
11,48 |
0,247 |
20,873 |
0,072 |
2763,691 |
65 |
29,7 |
0,437 |
54,000 |
0,128 |
1889,990 |
25 |
11,83 |
0,254 |
21,509 |
0,075 |
2757,931 |
66 |
30,0 |
0,438 |
54,545 |
0,128 |
1875,372 |
26 |
12,17 |
0,261 |
22,127 |
0,077 |
2754,764 |
67 |
30,2 |
0,438 |
54,909 |
0,128 |
1862,952 |
27 |
12,83 |
0,275 |
23,327 |
0,081 |
2753,217 |
68 |
30,5 |
0,439 |
55,455 |
0,129 |
1848,839 |
28 |
13,18 |
0,281 |
23,964 |
0,082 |
2738,580 |
69 |
30,7 |
0,440 |
55,818 |
0,129 |
1840,979 |
29 |
13,49 |
0,287 |
24,527 |
0,084 |
2732,778 |
70 |
31,0 |
0,441 |
56,364 |
0,129 |
1827,306 |
30 |
14,13 |
0,299 |
25,691 |
0,088 |
2718,088 |
71 |
31,2 |
0,442 |
56,727 |
0,130 |
1819,710 |
31 |
14,75 |
0,310 |
26,818 |
0,091 |
2699,629 |
72 |
31,8 |
0,444 |
57,818 |
0,130 |
1793,454 |
32 |
15,36 |
0,321 |
27,927 |
0,094 |
2684,407 |
73 |
32,3 |
0,446 |
58,727 |
0,131 |
1773,645 |
33 |
15,96 |
0,330 |
29,018 |
0,097 |
2655,923 |
74 |
32,8 |
0,447 |
59,636 |
0,131 |
1750,524 |
34 |
16,55 |
0,339 |
30,091 |
0,099 |
2631,093 |
75 |
33,4 |
0,449 |
60,727 |
0,132 |
1726,769 |
35 |
17,41 |
0,351 |
31,655 |
0,103 |
2589,660 |
76 |
33,6 |
0,450 |
61,091 |
0,132 |
1720,314 |
36 |
17,98 |
0,358 |
32,691 |
0,105 |
2557,572 |
77 |
33,9 |
0,450 |
61,636 |
0,132 |
1705,090 |
37 |
18,53 |
0,365 |
33,691 |
0,107 |
2530,183 |
78 |
34,4 |
0,452 |
62,545 |
0,133 |
1687,775 |
38 |
19,08 |
0,371 |
34,691 |
0,109 |
2497,641 |
79 |
34,7 |
0,452 |
63,091 |
0,133 |
1673,183 |
39 |
19,62 |
0,376 |
35,673 |
0,110 |
2461,633 |
80 |
35,0 |
0,453 |
63,636 |
0,133 |
1662,511 |
40 |
20,9 |
0,395 |
38,000 |
0,116 |
2427,646 |
81 |
35,2 |
0,454 |
64,000 |
0,133 |
1656,714 |
41 |
21,5 |
0,399 |
39,091 |
0,117 |
2383,795 |
82 |
35,5 |
0,455 |
64,545 |
0,133 |
1646,332 |
№ п.п. |
I, мА |
U, В |
Н, А/м |
В, Тл |
|
№ п.п. |
I, мА |
U, В |
Н, А/м |
В, Тл |
|
83 |
35,8 |
0,455 |
65,091 |
0,133 |
1632,536 |
125 |
60,7 |
0,499 |
111,091 |
0,146 |
1049,044 |
84 |
36,1 |
0,456 |
65,636 |
0,134 |
1622,528 |
126 |
61,1 |
0,500 |
111,818 |
0,147 |
1044,310 |
85 |
36,3 |
0,457 |
66,000 |
0,134 |
1617,127 |
127 |
61,5 |
0,501 |
112,727 |
0,147 |
1037,960 |
86 |
36,6 |
0,458 |
66,545 |
0,134 |
1607,381 |
128 |
62,0 |
0,501 |
113,455 |
0,147 |
1031,306 |
87 |
36,8 |
0,458 |
66,909 |
0,134 |
1598,645 |
129 |
62,4 |
0,501 |
114,364 |
0,147 |
1023,108 |
88 |
37,2 |
0,459 |
67,636 |
0,135 |
1584,909 |
130 |
62,9 |
0,502 |
115,273 |
0,147 |
1017,066 |
89 |
37,7 |
0,460 |
68,545 |
0,135 |
1567,296 |
131 |
63,4 |
0,502 |
116,182 |
0,147 |
1009,107 |
90 |
38,0 |
0,461 |
69,091 |
0,135 |
1558,303 |
132 |
63,9 |
0,503 |
116,909 |
0,148 |
1004,827 |
91 |
38,5 |
0,462 |
70,000 |
0,136 |
1541,401 |
133 |
64,3 |
0,503 |
118,000 |
0,148 |
995,538 |
92 |
38,8 |
0,463 |
70,545 |
0,136 |
1532,794 |
134 |
64,9 |
0,504 |
118,727 |
0,148 |
991,407 |
93 |
39,4 |
0,464 |
71,636 |
0,136 |
1512,712 |
135 |
65,3 |
0,505 |
119,636 |
0,148 |
985,825 |
94 |
39,7 |
0,465 |
72,182 |
0,136 |
1504,516 |
136 |
65,8 |
0,505 |
120,727 |
0,148 |
976,917 |
95 |
40,3 |
0,466 |
73,273 |
0,137 |
1485,304 |
137 |
66,4 |
0,506 |
121,636 |
0,148 |
971,536 |
96 |
40,6 |
0,467 |
73,818 |
0,137 |
1477,493 |
138 |
66,9 |
0,506 |
122,545 |
0,148 |
964,329 |
97 |
41,2 |
0,468 |
74,909 |
0,137 |
1459,093 |
139 |
67,4 |
0,507 |
123,455 |
0,149 |
959,119 |
98 |
41,7 |
0,470 |
75,818 |
0,138 |
1447,759 |
140 |
67,9 |
0,507 |
124,364 |
0,149 |
952,108 |
99 |
42,4 |
0,471 |
77,091 |
0,138 |
1426,887 |
141 |
68,4 |
0,508 |
125,455 |
0,149 |
945,691 |
100 |
43,0 |
0,472 |
78,182 |
0,138 |
1409,964 |
142 |
69,0 |
0,508 |
126,364 |
0,149 |
938,887 |
101 |
43,6 |
0,473 |
79,273 |
0,139 |
1393,507 |
143 |
69,5 |
0,509 |
127,273 |
0,149 |
934,016 |
102 |
44,2 |
0,474 |
80,364 |
0,139 |
1377,497 |
144 |
70,0 |
0,509 |
128,364 |
0,149 |
926,078 |
103 |
44,8 |
0,476 |
81,455 |
0,140 |
1364,782 |
145 |
70,6 |
0,510 |
129,455 |
0,150 |
920,078 |
104 |
45,2 |
0,476 |
82,182 |
0,140 |
1352,705 |
146 |
71,2 |
0,510 |
130,364 |
0,150 |
913,662 |
105 |
45,8 |
0,478 |
83,273 |
0,140 |
1340,593 |
147 |
71,7 |
0,510 |
131,455 |
0,150 |
906,080 |
106 |
46,5 |
0,478 |
84,545 |
0,140 |
1320,412 |
148 |
72,3 |
0,511 |
132,364 |
0,150 |
901,621 |
107 |
47,1 |
0,480 |
85,636 |
0,141 |
1309,046 |
149 |
72,8 |
0,512 |
133,636 |
0,150 |
894,782 |
108 |
47,5 |
0,480 |
86,364 |
0,141 |
1298,022 |
150 |
73,5 |
0,512 |
135,455 |
0,150 |
882,771 |
109 |
48,1 |
0,482 |
87,455 |
0,141 |
1287,172 |
151 |
74,5 |
0,513 |
137,818 |
0,150 |
869,326 |
110 |
48,8 |
0,483 |
88,727 |
0,142 |
1271,340 |
152 |
75,8 |
0,514 |
140,000 |
0,151 |
857,446 |
111 |
49,5 |
0,484 |
90,000 |
0,142 |
1255,957 |
153 |
77,0 |
0,515 |
142,364 |
0,151 |
844,851 |
112 |
50,2 |
0,485 |
91,273 |
0,142 |
1241,002 |
154 |
78,3 |
0,516 |
144,727 |
0,151 |
832,667 |
113 |
50,9 |
0,486 |
92,545 |
0,143 |
1226,459 |
155 |
79,6 |
0,517 |
147,091 |
0,152 |
820,874 |
114 |
51,7 |
0,487 |
94,000 |
0,143 |
1209,965 |
156 |
80,9 |
0,518 |
149,636 |
0,152 |
808,471 |
115 |
52,4 |
0,489 |
95,273 |
0,143 |
1198,704 |
157 |
82,3 |
0,518 |
150,727 |
0,152 |
802,619 |
116 |
53,2 |
0,489 |
96,727 |
0,143 |
1180,679 |
158 |
82,9 |
0,519 |
153,273 |
0,152 |
790,814 |
117 |
54,0 |
0,490 |
98,182 |
0,144 |
1165,566 |
159 |
84,3 |
0,520 |
156,000 |
0,153 |
778,485 |
118 |
54,8 |
0,492 |
99,636 |
0,144 |
1153,238 |
160 |
85,8 |
0,521 |
158,727 |
0,153 |
766,581 |
119 |
55,6 |
0,493 |
101,091 |
0,145 |
1138,955 |
161 |
87,3 |
0,522 |
160,000 |
0,153 |
761,943 |
120 |
56,4 |
0,494 |
102,545 |
0,145 |
1125,077 |
162 |
88,0 |
0,522 |
161,273 |
0,153 |
755,930 |
121 |
57,2 |
0,495 |
104,000 |
0,145 |
1111,587 |
163 |
88,7 |
0,522 |
162,727 |
0,153 |
749,173 |
122 |
58,0 |
0,496 |
105,455 |
0,145 |
1098,470 |
164 |
89,5 |
0,522 |
162,727 |
0,153 |
749,173 |
123 |
58,9 |
0,497 |
107,091 |
0,146 |
1083,866 |
165 |
90,3 |
0,523 |
164,182 |
0,153 |
743,958 |
124 |
59,8 |
0,499 |
110,364 |
0,146 |
1055,957 |
166 |
91,0 |
0,524 |
165,455 |
0,154 |
739,647 |
167 |
91,8 |
0,524 |
166,909 |
0,154 |
733,201 |
172 |
95,8 |
0,527 |
174,182 |
0,155 |
706,610 |
168 |
92,6 |
0,524 |
168,364 |
0,154 |
726,867 |
173 |
97,4 |
0,528 |
177,091 |
0,155 |
696,321 |
169 |
93,4 |
0,525 |
169,818 |
0,154 |
722,016 |
174 |
99 |
0,530 |
180,000 |
0,155 |
687,662 |
170 |
94,2 |
0,525 |
171,273 |
0,154 |
715,884 |
175 |
99,7 |
0,531 |
181,273 |
0,156 |
684,122 |
171 |
94,9 |
0,526 |
172,545 |
0,154 |
711,957 |
176 |
100,5 |
0,533 |
182,727 |
0,156 |
681,233 |
