5.5.2. Визначення динамічних магнітних характеристик

С хема для проведення таких випробувань приведена на рис.5.12. В схемі два вольтметри: V₁ – амплітудних та V₂ – середніх значень. Якщо активний опір R в колі намагнічувального струму великий, то при синусоїдній напрузі живлення форми кривої струму і напруженості в зразку близькі до синусоїдних.

У цьому випадку напруженість H_m обчислюють за формулою:

H_m = IW₁/l_ср,

де I – діюче значення намагнічувального струму, що його

Рисунок 5.12 показує амперметр, W₁ – число витків намагнічувальної котушки, l_ср – довжина середньої лінії кола зразка.

Я кщо ж активний опір R = 0, то близькою до синусоїдної виявляється форма кривої індукції, і для визначення напруженості в зразку вимірюють вольтметром амплітудних значень V₁ спад напруги U_m на зразковому резисторі R₀, який має малий опір.

За цими даними знаходять

H_m = UmW₁/(R₀l_ср).

Цей же ж спосіб можна використати й для визначення H_m кривої синусоїдної форми.

Магнітну індукцію B_m можна визначити через середнє значення е.р.с., яке вимірюється вольтметром V₂. Для встановлення співвідношення між e_ср та B_m розглянемо графіки залежностей по-

Рисунок 5.13

току в зразку та е.р.с. в обмотці W₂ від часу (рис.5.13).

Відомо, що e = –W₂ . Середнє випрямлене значення е.р.с. дорівнює:

E_ср = . (5.19)

Підставляючи в (5.19) вираз e = –W₂ , одержуємо:

E_ср= –W₂ = –W₂2f =4W₂fФ_m=4W₂fB_mS₀, (5.20)

де f = 1/T – циклічна частота змінного струму. З рівняння (5.20):

B_m = E_ср/(4fW₂S₀)  U_2ср/(4fW₂S₀), (5.21)

де U_2ср – покази вольтметра V₂.

Змінюючи значення намагнічувального струму та вимірюючи H_m і B_m, можна побудувати залежність B_m = f₁(H_m), а з неї одержати залежність _а = f₁(H_m). Динамічну петлю перемагнічування за допомогою цих приладів одержати не можна.

5.5.3. Визначення динамічних характеристик за допомогою вольтметра з керованим випрямлячем

Схема установки або приладу, який містить керований випрямляч, показана на рис.5.14.

Рисунок 5.14

За допомогою автотрансформатора АТ та амперметра А задають певне значення намагнічувального струму I_н, який протікає через намагнічувальну обмотку W₁ зразка та первинну обмотку котушки взаємної індуктивності M. Вольтметр V з керованим випрямлячем КВ дозволяє виміряти середні значення е.р.с. e₁ та e₂. До керованого випрямляча відноситься й фазообертач, за допомогою якого можна змінювати фазу напруги, яка прикладається до обмотки W керованого випрямляча КВ, тим самим керуючи моментом замикання контакту. Е.р.с. e₁ та e₂ зв’язані певними залежностями з напруженістю та індукцією в зразку. Розглянемо це детальніше. Нехай струм i_н в залежності від t змінюється так, як показано у верхній частині рис.5.15, а е.р.с. e₁ = –M – так, як у нижній.

При цьому криві струму i_н та е.р.с. e₁ симетричні відносно осі t. Форма кривої напруженості h(t) у зразку повторює форму кривої i_н(t). Нехай контакт S керованого випрямляча замикається в момент t₁. Розімкнеться він в момент t₂=t₁+T/2, де T – період змінного струму (або напруги). Протягом проміжку часу від t₁ до t₂ вольтметр V при положенні 1 перемикача SA буде підключений до е.р.с. e₁. В другій половині періоду (від моменту t₂ до моменту t₂+T/2) контакт S розімкнений. Далі процес повторюється. Тоді вольтметр V покаже середнє значення е.р.с. e₁, яке визначається заштрихованою площею кривої e₁(t), що знаходиться під віссю часу (рис.5.15).

E_1ср = – . (5.22)

Оскільки крива струму i_н(t) симетрична відносно осі часу, то i_н(t₁) = –i_н(t₂), тому (з урахуванням того, що 1/T = f)

E_1ср = 2Mfi_н(t₁). (5.23)

Таким чином, E_1ср пропорційне миттєвому значенню намагні­чувального струму i_н в момент t₁ замикання контакту S керованого випрямляча.

Вимірявши E_1ср, неважко виразити через нього напруженість в зразку в даний момент часу

h(t₁) = i_н(t₁)W₁/l_ср = E_1срW₁/(2Mfl_ср). (5.24)

Змінюючи фазообертачем фазу керованої напруги випрямляча, можна визначити миттєві значення напруженості в будь-який момент часу у межах півперіоду, у тому числі і максимальне значення:

H_m = E_1ср mW₁/(2Mfl_ср). (5.25)

Е.р.с. у вимірювальній котушці W₂

e₂ = –W₂ = –W₂S₀ . (5.26)

Рисунок 5.15

Порівнюючи вирази для e₂ та e₁, бачимо, що вони за своєю структурою однакові. Тому, вимірюючи середні значення E_2ср, можна визначити миттєві значення індукції в зразку в ті ж самі моменти часу, в які визначались значення напруженості. В момент t₁

B(t₁) = E_2ср/(2W₂S₀f). (5.27)

Максимальне значення індукції

B_m = E_2ср m/(2W₂S₀f). (5.28)

Одержавши за результатами вимірювань значення B(t) та H(t) для різних моментів часу, можна побудувати динамічну петлю перемагнічування. За максимальними значеннями B_m та H_m будують основну криву намагнічування.

В розглянутій схемі керований випрямляч підключає вольтметр до е.р.с. e₁ або e₂ на час, який дорівнює півперіоду змінного струму. Існують керовані випрямлячі, які дозволяють одержувати середні значення за два півперіоди, які в два рази більші, ніж за один півперіод.

Установки та прилади для визначення динамічних характеристик магнітних матеріалів, в яких використовується керований випрямляч, називають ферометрами. Промисловістю випускається цифровий ферометр Ф5063, у якого похибка вимірювання середніх значень напруги складає 0,5–1%.