10.3. Вимірювання параметрів динамічної петлі гістерезису;

Д инамічною петлею гістерезису називають петлевідну криву, яка виражає залежність магнітної індукції від напруженості магнітного поля при періодичному перемагнічуванні з певною частотою феромагнітного матеріалу (рис.).

Гістерезисна петля є важливою характеристикою феромагнітних матеріалів тому що вона через свою форму та певні розміри відображає якість відповідного матеріалу. Так, наприклад, за величиною площі динамічної петлі гістерезіса судять про втрати енергії, які виникають у феромагнітному осерді від перемагнічування та вихрових струмів, які наводяться в осерді.

У залежності від режиму перемагнічування динамічні петлі гістерезіса відносно початку координат можуть бути як симетричними (рис, криві 1), так і несиметричними (рис, криві 2).

Найбільшу симетричну петлю, в якої вершини заходять в області насичення феромагнітного матеріалу і відповідають найбільшим значенням магнітної індукції та напруженості магнітного поля, називають граничною петлі гістерезіса (рис, криві 3). Точки перерізу граничної петлі гістерезіса з віссю ординат визначають величину залишкової індукції В_r у феромагнітному осерді, а точки перерізу з віссю абсцис визначають величину коорцетивної сили Н_с напруженості поля.

Криву, яка проходить через вершини сімейства симетричних динамічних петель, називають динамічною кривою намагнічування (рис, крива 4).

Для того, щоб електронний промінь креслив на екрані осцилографа динамічну петлі гістерезіса необхідно виконати такі 2 умови:

1. Напруга, яка відхиляє промінь по горизонталі, повинна бути пропорційною напруженості магнітного поля: ux=k1*H(t)

2. Напруга, яка відхиляє промінь по вертикалі, повинна бути пропорційною магнітній індукції: uy=k2*B(t)

Для виконання першої умови напругу ux знімають з активного опору Ri, увімкненого послідовно з обробкою намагнічування W1. Тоді

Ux=u_R1=R1*i1=k1*H(t)

Для виконання другої умови напругу uy знімають з лінійного конденсатора С2, який ввімкнений послідовно з резистором R2 на затискачі вторинної обмотки W2. При цьому величина опору резистора R2 повинна бути набагато більшою величини ємнісного опору Xc2. Тоді

Uy=k2*B(t)

Осцилографічний спосіб дослідження феромагнітних матеріалів дуже зручний і простий для візуального спостереження і реєстрації (фотографування) динамічних кривих перемагнічування в широкому діапазоні частот (до 100 кГц). Цей спосіб дозволяє також досліджувати вплив різних факторів на форму та розміри динамічних петель, таких як зміна частоти, коливання температури навколишнього середовища, підмагнічування постійним струмом і таке інше.

Точність результатів вимірів цим способом значно обмежена і визначається 10%.

10.4. Виміри кута зсуву фаз між двома змінними електричними сигналами.

Для измерения фазового сдвига между напряжением и током нагрузки в цепях промышленной частоты применяют электродинамические фазометры классов точности 0,2; 0,5.

В симметричных трёхфазных цепях коэффициент мощности может измеряться специальными трехфазными фазометрами, классы точности которых 1,5; 2,5.

В несимметричной трехфазной цепи измеряют фазовые сдви­ги между напряжением и током в каждой фазе отдельно. При этом токовые зажимы фазометра включают последовательно в фазу трехфазной цепи, а потенциальные — между фазой и ну­левой точкой трехфазной цепи. Если нулевая точка недоступна, то ее создают искусственно.

Большое распространение получили цифровые фазометры, имеющие частотный диапазон входных напряжений до 150 МГц. Приведенная погрешность цифровых фазометров ±(0,1— 0,5) %.

Для измерения фазового сдвига применяют электронно-луче­вые осциллографы. Проще всего измерения фазового сдвига выполняют с помощью двухлучевых или двухканальных осцил­лографов. В этом случае на экране получают изображение двух напряжений, что дает возможность измерить временной сдвиг между напряжениями и период и оценить фазовый сдвиг. Погрешность измерения может дости­гать ±(5—10) %.

Фазовый сдвиг может быть измерен также с использованием фигур Лиссажу. Значение фазового сдвига определяют отрезки осей координат, определенные по изображению. Погреш­ность определения фазового сдвига составляет (5—10) %.

Более высокую точность измерения можно получить, исполь­зуя электронно-лучевой осциллограф как нуль-индикатор. В этом случае между источником одного напряжения и соответствующим входом осциллографа включается фазовращающее устройство. Фазовый сдвиг регулируется фазовращающим устройством до тех пор, пока фигура Лиссажу на экра­не осциллографа не превратится в прямую линию. Измеряемый фазовый сдвиг в этом случае отсчитывается по шкале фазовращателя.

Для измерения фазового сдвига, а также коэффициента мощ­ности (или косинуса угла сдвига) можно воспользоваться также косвенным методом трех приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра. Недостатком этого метода является суммирование погрешностей отдельных средств измерений и необходимость од­новременного отсчета показаний трех приборов и вычисления значения искомой величины.