Приборы и оборудование

В работе используются: измерительный генератор низких частот Г3‑109, универсальный осциллограф С1‑76, вольтметр В3‑38, образцовый резистор R₁ = 1 Ом, резистор R₂ = 10 кОм, конденсатор С = 2 мкФ, образец магнитного материала (сталь Э44) кольцо: высота h = 6 мм, внешний диаметр D = 25 мм, внутренний диаметр d = 17 мм, W₁ = 50, W₂ = 125.

Генератор Г3-109: диапазон частот от 20 Гц до 200 кГц перекрывается при помощи четырех поддиапазонов. Погрешность генератора на частоте F составляет ±(2+50/F)%. Нелинейные искажения не превышают 2%. Напряжение на выходе аттенюатора контролируется стрелочным прибором. Основная приведенная погрешность установки выходного напряжения на гнезде «Выход 2» не превышает 4%.

Осциллограф С1-76: рабочая часть экрана по горизонтали 100 мм, по вертикали 60 мм. Диапазон значений коэффициентов отклонения канала У: от 0.2 мВ/см до 20 В/см. Предел допускаемой погрешности измерения амплитуд импульсных сигналов длительностью не менее 2 мкс и гармонических сигналов в диапазоне частот от 0 до 200 Гц при коэффициентах отклонения 0.5 мВ/см и выше (при размере изображения по вертикали от 24 до 60 мм) не более ±10%. Диапазон значений коэффициентов развертки: от 1 мкс/см до 5 с/см. Предел допускаемой погрешности измерения временных интервалов в диапазоне от 2 мкс до 50 с в рабочей части развертки не более ±10%, при использовании растяжки – не более ±15%.

Калибратор амплитуды и длительности обеспечивает калиброванное напряжение (типа меандр) амплитудой 100 мВ, частотой следования 2 кГц и выдает постоянное напряжение 100 мВ положительной полярности. Основная погрешность амплитуды и частоты следования импульсов калибратора не более ±1%.

Вольтметр В3-38: пределы измерения – от 100 мкВ до 300 В, рабочий диапазон частот от 20 Гц до 5 МГц, основная погрешность 2.5% на пределах 1-300 мВ и 4% на пределах 1-300 В в диапазоне частот от 45 Гц до 1 МГц, в остальной части диапазона частот 6%.

Порядок выполнения работы

Изучить основные характеристики, аппаратуру и образцы для испытаний, методы определения динамических характеристик магнитных материалов: [6, с.433-446; 4, с.261-270; 10, с.370-412; 9, с.330-348]. Составить список приборов и аппаратуры с полной их характеристикой.

Собрать схему рис.9.1, для чего соединить кабелями (соблюдая полярность) вход Х осциллографа с гнездами U_x, вход У осциллографа и вход вольтметра – с гнездами U_у лабораторной установки. Напряжение с выхода 2 генератора Г3-109 используется в качестве напряжения питания ~U лабораторной установки.

Подготовить к работе В3-38, для чего переключатель пределов измерения установить на отметку 300 мВ, включить на прогрев.

Подготовить к работе генератор Г3-109: регулятор выходного напряжения повернуть против часовой стрелки до отказа, переключатель Нагрузка  установить в положение 5, переключателем аттенюатора установить предел 5 В, переключатель Множитель частоты установить в положение 1, ручкой HZ устанавливается частота от 52 до 140 Гц (по заданию преподавателя), включить на прогрев.

Подготовить к работе осциллограф С1-76: в канале Усилитель нажать кнопку *0.5, переключатель V/см установить в положение 0.1 V, ручки повернуть по часовой стрелке до отказа.

Переключатель = ┴ ~ установить в положение ~ , в канале Синхронизация переключатель Внутр. Внеш. 1:10, 1:1 установить в положение Внеш. 1:1, в канале Развертка переключатель *1,*0.1  X установить в положение  X, включить осциллограф на прогрев.

После прогрева на экране осциллографа должна появиться яркая точка. Если этого не будет, регулировкой ручек ↔ ↕ надо добиться появления точки и установить ее по центру экрана. Ручками    добиться четкости и надлежащей яркости точки.

Внимание! Не следует допускать чрезмерной яркости точки, т.к. это приводит к выгоранию экрана электронно-лучевой трубки.

Плавно поворачивая регулятор выходного напряжения генератора, установите по вольтметру напряжение 100 мВ. На экране осциллографа будет изображение петли гистерезиса.

9.1. Размагнитить исследуемый образец, для чего плавно поворачивая против часовой стрелки регулятор выходного напряжения генератора, сбросить напряжение до нуля. Переключатель Нагрузка  установить в положение АТТ. Ручками ↕ ↔ осциллографа совместить яркую точку с пересечением осей координатной сетки. Переключатель Г3-109 Нагрузка  установить в положение 5. Плавно поворачивая регулятор выходного напряжения генератора, установите показания вольтметра 100 мВ. Скопировать осциллограмму на кальку, отметив на ней оси координат, а также установленное на генераторе значение частоты. Постепенно уменьшая напряжение на выходе генератора, отметить на кальке не менее десяти точек координат вершин петель гистерезиса.

9.2. Установите на генераторе новое значение частоты F₂ (по заданию преподавателя). Плавно поворачивая регулятор выходного напряжения генератора, установите показания вольтметра 100 мВ. Скопировать осциллограмму на кальку (указав оси координат и F₂).

Отключите генератор, осциллограф и вольтметр.

9.3. На основе измерений по п.9.1 построить динамическую кривую намагничивания B_m = f₁(H_m). Используя уравнение 9.9, построить зависимость  = f₂(H).

9.4. На основе измерений по п.9.1, 9.2 (для U_у = 100 мВ) вычислить потери на гистерезис и вихревые токи. Определить B_m, H_m, B_r, H_c, используя сведения о магнитных материалах и их характеристиках [6]. Вычислить амплитудную магнитную проницаемость

_п = B_m/(_оH_m). (9.10)

Результаты вычислений занести в таблицу 9.1.

Таблица 9.1

Динамические характеристики материалов

F Гц	Sп см2	P Вт/кг	Bm Тл	Hm А/м	Br Тл	Hc А/м	mп	Pг Вт/кг	Pв Вт/кг