1.Цель работы

Получить практические навыки исследования потерь в ферромагнитных материалах.

2. Теоретические сведения

При перемагничивании у ферромагнетиков в всегда наблюдаются потери энергии в виде тепла. Они обусловлены потерями на гистерезис и динамическими потерями. Динамические потери вызывают вихревыми токами, индуктированными в массе магнитного материала, а отчасти так называемым магнитным последствием или магнитной вязкостью.

Для учета потерь на гистерезис используется эмпирическая формула

где - коэффициент, зависящий от

материала;

В_max- амплитудное значение индукции, В;

- частота намагничивающего поля, Гц;

V- объем материала, м³.

Величина потерь на вихревые токи зависит от объема материала, величины индукции, частоты намагничивающего поля и электрического сопротивления материала. Чем выше удельное электрическое сопротивление ферромагнетика, тем меньше потери на вихревые токи. Для уменьшения потерь ферромагнитное тело делают наборным (шихтованным), т.е. из отдельных пластин, изолированных друг от друга.

Мощность, расходуемая на вихревые токи, определяется по формуле

/  ,

где к - коэффициент, зависящий от материала

 - удельное сопротивление ферромагнетика, Ом ^. м.

3. Описание установки

Схема для испытания магнитных свойств ферромагнитных материалов осциллографическим методом приведена на рис. 19.

Рис. 19

Переключатель П₁служит для выбора источника напряжения: в положении 1 подключен автотрансформаторГц, в положении 2 - звуковой генератор. Переключатель П₂служит для выбора метода измерения: в положении: 1- ваттметровый метод, 2- осциллографический. Переключатель П₃служит для подключения образцов при измерении потерь ваттметровым методом, П₄– образцов, исследуемых осциллографическим методом. ВольтметрV₁показывает напряжение на измерительной обмотке испытуемого трансформатора, вольтметрV₂- напряжение на входе «Х» осциллографа, вольтметрV₃ - на входе «У» осциллографа.

Все испытуемые трансформаторы, резисторы, конденсаторы размещены за лицевой панелью стенда.

Данные испытуемых трансформаторов (образцов) приведены в табл.10

Таблица 10

Метод измерения	Тран-сфор матор	Количест-во витков		Параметры
		w1	w2	S, cм2	R2, Ом	R1, Ом	C, мкФ	r, см
Осцилографический	1 2	100 100	400 400	1 1	2 . 103 2 .103	100 100	4 4	0,5 0,5
Ваттммет-ровый	1 2	50 50	150 150	10 10	- -	- -	- -	- -
Масса магнитопровода – 1,5 кг.

4. Порядок выполнения работы

4.1.Включите звуковой генератор и осцилограф и дайте им прогрется в течении 10 мин.

4.2.Переведите переключатели П₁, П₂, П₃, П₄, П₅в положение 1, подключите ваттметр к зажимамU,Jстенда. При такой схеме исследуемый объект представляет собой трансформатор, работающий вхолостую. Мощность, потребляемая в этом режиме, затрачивается на магнитные потери Р_сти электрические потери в меди первичной обмотки Р_м, определяемые током холостого хода. Эти потери невелики и ими можно пренебречь, считая, что вся потребляемая мощность расходуется на магнитные потери в стали.

Если потери в стали Р_стотнести к весу сердечника трансформатора, то можно получить удельные потери р_удв Вт/кг: р_уд = Р_ст /G, гдеG- масса сердечника, кг.

4.3. Включите измерительный стенд и произведите измерения потерь в стали методом ваттметра при частоте Гц. Для этого, ставя переключатель П₅в положения 1,2,3,4,5, определите напряжение на обмоткеw₁по вольтметруV₁, потребляемую мощность по ваттметру. Результаты измерений занесите в табл.11.

Таблица 11

U1, B

Pcт, Bт

Вm, Тл

G,кг

руд, Вт/кг

Индукция В_mв Тл определяется для каждого значенияU₁по формуле В_m= (U₁^.10⁴) / (222^. S ^. w₂)

4.4.Переключатель П₁переведите в положение 2.

Определите зависимость потерь в стали от индукции для двух образцов для трех значений В_m = 0,5; 1; 1,5 Тл при частоте 350 Гц.

4.5.Определите зависимость потерь в сердечнике от частоты тока при В_m = соnst. Для обеспечения условия В_m = соnstнеобходимо поддерживать отношенияU/f=const, причем для 1 образцаU/f0,025 , для 2 образцаU/f0,0125..

Измерения необходимо произвести для четырех значений частот, которые задаются звуковым генератором.

4.6. Снимите петлю гистерезиса с помощью осциллографа. Звуковой генератор подсоедините ЗГ2 стенда, осцилограф к зажимам X,Y. Переключатель П₂установите в положение 2, переключатель П₄в положение 1. Ручками регуляторов звукового генератора установите частотуГц. В этом случае на горизонтальные пластины осциллографа подается напряжение, пропорциональное намагничивающему току (с резистораR₁). На вертикальные пластины подается напряжение с конденсатора С₁, включенного последовательно с обмоткойw₂и резисторомR₂. При условииR₂X_cнапряжение на вертикальных пластинах пропорционально значению индукции. Ручками усиления осцилографа произведите коррекцию петли гистерезиса так, чтобы координаты вершин петлиXиYравнялись 25 мм сетки на экране, считая от центра. Напряжения, подаваемые на горизонтальные и вертикальные пластины осцилографа, определяются по вольтметрамU₂ иU₃. Для определения потерь в образце, петлю гистерезиса перерисуйте на кальку.

То же самое повторите для 2- го образца при частоте Гц, переключив П₄в положение 2.

4.7. По полученным данным и масштабам осей XиYвычислите удельные потерир_уд в Вт/ кг по формуле

,

где - площадь гистерезисной петли, мм²;

 = 7,85 ^. 10^-3 - плотность материала образца, кг/м³;

f- частота, Гц;

hиb- масштаб по оси Х иYсоответственно.

, А/мм²

, Тл/мм².

где w₁,w₂- число витков обмотки;

R₁,R₂- сопротивление резисторов, Ом;

Х, Y- амплитуда вершины петли гистерезиса по осям х и у, мм;

С- емкость конденсатора, Ф

U₂,U₃- напряжение на вольтметрахV₂ иV₃, В.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Правила поведения и основные требования техники безопасности ……………………………………………………..1

2. Краткие указания по оформлению отчета……………………1

3. Лабораторная работа №1. Исследование бинарных сплавов.2

4. Лабораторная работа №2. Определение объемного и поверхностного сопротивления твердых диэлектриков……….

5. Лабораторная работа №3. Исследование сопротивления изоляции обмоток.

6. Лабораторная работа №4. Определение тангенса диэлектрических потерь tgи диэлектрической проницаемостина высоких частотах при помощи куметра.

7. Лабораторная работа №5. Исследование пробоя диэлектриков

8. Лабораторная работа №6. Определение условной вязкости жидких диэлектриков.

9. Лабораторная работа №7. Воздействие света на электропроводность полупроводников.

10. Лабораторная работа №8. Исследование потерь в листовых ферромагнитных материалах

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов специальности 311400 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» дневной и заочной форм обучения»

Составитель Перцев Ю.А.

ЛР № 066815 от 25.08.99. Подписано в печать

Формат 60х84/16. Бумага для множительных аппаратов.

Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд.л. Тираж 75 экз. «С»

Зак.№

Издательство

Воронежского государственного технического университета