Скачать презентацию Определение динамических характеристик магнитных материалов Лекция по дисциплине Скачать презентацию Определение динамических характеристик магнитных материалов Лекция по дисциплине

Лекция 13 Дин хар.pptx

  • Количество слайдов: 29

Определение динамических характеристик магнитных материалов Лекция по дисциплине «Измерения электрических , магнитных и неэлектрических Определение динамических характеристик магнитных материалов Лекция по дисциплине «Измерения электрических , магнитных и неэлектрических величин»

Динамические характеристики получают при испытаниях магнитных материалов в переменных магнитных полях. Они в значительной Динамические характеристики получают при испытаниях магнитных материалов в переменных магнитных полях. Они в значительной степени зависят не только от свойств самого материала, но и от ряда других факторов: – формы и размеров образца; – формы кривой намагничивающего поля; – частоты намагничивающего поля и др. Динамические характеристики по существу являются характеристиками образца, а не только материала и, строго говоря, по ним можно судить о пригодности материала только для данных конкретных условий намагничивания.

При определении динамических характеристик измерению подлежат индукция В, напряженность Н, потери энергии при перемагничивании При определении динамических характеристик измерению подлежат индукция В, напряженность Н, потери энергии при перемагничивании Рф. Площадь динамической петли определяет полную энергию, рассеиваемую за цикл перемагничивания, т. е. потери энергии за счет гистерезисных явлений, вихревых токов и других факторов. Форма динамической петли зависит также от амплитуды намагничивающего поля. Так, например, в слабых полях форма близка к эллипсу. При возрастании частоты намагничивающего поля петля также приобретает форму эллипса.

Семейство симметричных динамических петель характеризует магнитный материал при данных размерах образца, форме кривой и Семейство симметричных динамических петель характеризует магнитный материал при данных размерах образца, форме кривой и частоте намагничивающего поля. Геометрическое место вершин динамических петель называют динамической кривой намагничивания.

Определение динамической кривой намагничивания Вследствие нелинейной зависимости кривые индукции В и напряженности Н не Определение динамической кривой намагничивания Вследствие нелинейной зависимости кривые индукции В и напряженности Н не могут быть одновременно синусоидальными. Используются два режима намагничивания: • режим синусоидальной индукции • режим синусоидальной напряженности. В режиме несинусоидальной индукции площадь динамической петли возрастает, так как увеличиваются потери на вихревые токи за счет гармоник индукции. Поэтому при испытаниях оговаривается режим. Чаще всего используют режим синусоидальной индукции.

Кривая намагничивания снимается в координатах ИЛИ , где Вm и Нm – максимальные значения Кривая намагничивания снимается в координатах ИЛИ , где Вm и Нm – максимальные значения напряженности и индукции; H – среднеквадратическое значение напряженности, определяемое по среднеквадратическому значению намагничивающего тока. Кроме того, встречается кривая намагничивания в виде зависимости – максимальное значение эквивалентной синусоиды напряженности намагничивающего поля: определяется по показаниям I амперметра измеряющего среднеквадратическое значение тока. –

. Магнитная проницаемость рассчитывается по формулам : или . Магнитная проницаемость рассчитывается по формулам : или

Кривые зависимостей имеют вид, представленный на рисунке. Эти характеристики снимаются в области : 50 Кривые зависимостей имеют вид, представленный на рисунке. Эти характеристики снимаются в области : 50 Гц… 1 к. Гц. Bm Hm

Большинство способов определения динамических характеристик основано на законе электромагнитной индукции. Определению подлежит э. д. Большинство способов определения динамических характеристик основано на законе электромагнитной индукции. Определению подлежит э. д. с. , индуцируемая в измерительной катушке. Для измерения э. д. с. чаще всего используют вольтметр средневыпрямленных значений, так как в этом случае исключается зависимость результата измерений от формы кривой, которая в большинстве случаев отличается от синусоидальной, а коэффициент формы неизвестен.

Определение динамической петли намагничивания Метод Определение динамической петли намагничивания Метод "амперметра – вольтметра" Образец А ~ АТ wио wно Автотрансформатор ℓср Vср Электронный вольтметр средневыпрямленных значений

Режим синусоидальной напряженности обеспечивается в том случае, когда полное сопротивление намагничивающей цепи существенно больше Режим синусоидальной напряженности обеспечивается в том случае, когда полное сопротивление намагничивающей цепи существенно больше индуктивного сопротивления образца с намагничивающей обмоткой. Напряжение источника питания при этом также должно быть синусоидальным.

Для режима синусоидальной индукции в образце индуктивное сопротивление образца с намагничивающей обмоткой должно быть Для режима синусоидальной индукции в образце индуктивное сопротивление образца с намагничивающей обмоткой должно быть много больше, чем сопротивление всех остальных участков намагничивающей цепи. В этом случае регулировочные сопротивления в намагничивающей цепи включать нельзя, и изменение напряжения подводимого к намагничивающей обмотке осуществляется изменением напряжения источника питания, который должен быть достаточно мощным, чтобы его кривая напряжения не искажалась при нагрузке.

В режиме синусоидальной напряженности поля при определении зависимости применяют вольтметр средневыпрямленных значений для измерения В режиме синусоидальной напряженности поля при определении зависимости применяют вольтметр средневыпрямленных значений для измерения э. д. с. Е 2 ср, индуцируемой в измерительной обмотке. Тогда где – показания вольтметра; – частота намагничивающего тока; – площадь сечения образца; – число витков в измерительной обмотке.

Значение Нm рассчитывается по силе тока, среднеквадратическое значение которого может быть измерено амперметром где Значение Нm рассчитывается по силе тока, среднеквадратическое значение которого может быть измерено амперметром где I – показания амперметра, измеряющего среднеквадратическое значение силы намагничивающего тока; – средняя длина окружности образца.

I Rо I М Vm Вольтметр амплитудных значений Vср Вольтметр средневыпрямле нных значений I Rо I М Vm Вольтметр амплитудных значений Vср Вольтметр средневыпрямле нных значений

В режиме синусоидальной индукции для получения зависимости вольтметр, подключаемый к измерительной обмотке может быть В режиме синусоидальной индукции для получения зависимости вольтметр, подключаемый к измерительной обмотке может быть любой – средневыпрямленных, среднеквадратических или амплитудных значений. Если используется вольтметр средневыпрямленных значений, то Bm рассчитывается по вышеприведенной формуле

Области применения метода Области применения метода "амперметра – вольтметра" определяются характеристиками приборов, которые должны быть согласованы с условиями испытаний образца. Недостатки метода "амперметра – вольтметра": 1) значительные погрешности определения магнитных величин, что объясняется погрешностями приборов, их собственным потреблением мощности, несинусоидальной формой кривой намагничивающего тока и э. д. с. в измерительной обмотке; 2) ограниченность числа измеряемых характеристик (нельзя определить потери в образце, коэрцитивную силу, остаточную индукцию).

Определение динамических петель перемагничивания Для определения динамических петель перемагничивания применяют электронный осциллограф. В этом Определение динамических петель перемагничивания Для определения динамических петель перемагничивания применяют электронный осциллограф. В этом случае на пластины осциллографа подают два напряжения, пропорциональные мгновенным значениям напряженности Ht и индукции Bt.

ℓср ~ Vm Вольтметр амплитудных значений R wио R 0 wно Электронный осциллограф С ℓср ~ Vm Вольтметр амплитудных значений R wио R 0 wно Электронный осциллограф С Vср Образец Вольтметр средних значений

Для измерительной цепи (предположим, что входное сопротивление осциллографа равно бесконечности) справедливо следующее уравнение для Для измерительной цепи (предположим, что входное сопротивление осциллографа равно бесконечности) справедливо следующее уравнение для мгновенного значения э. д. с. , где i 2 – ток в цепи измерительной обмотки; L 2 – индуктивность этой цепи, зависящая от рассеяния магнитного потока.

. . , Если индуктивность L 2 мала, а R >> , то Мгновенное . . , Если индуктивность L 2 мала, а R >> , то Мгновенное значение напряжения на емкости С определится выражением: Подставляя в это выражение получим

Чтобы расшифровать динамическую петлю на экране осциллографа, необходимо определить масштабы по горизонтальной и вертикальной Чтобы расшифровать динамическую петлю на экране осциллографа, необходимо определить масштабы по горизонтальной и вертикальной осям в магнитных единицах. Для этого вольтметром амплитудных значений измеряют напряжение Um на Rо, а вольтметром средневыпрямленных значений измеряют напряжение U 2 ср на емкости С.

Тогда масштаб по горизонтальной оси (в амперах на м) на 1 мм отклонения луча Тогда масштаб по горизонтальной оси (в амперах на м) на 1 мм отклонения луча осциллографа будет равен , где x 0 – отклонение луча в мм по горизонтальной оси. Масштаб по вертикали , где yо – отклонение луча по вертикальной оси.

Осциллографический метод прост и удобен. Может применяться в широком диапазоне частот вплоть до сотен Осциллографический метод прост и удобен. Может применяться в широком диапазоне частот вплоть до сотен к. Гц. Однако погрешность в определении магнитных характеристик составляет значение порядка (5… 10)%. Данный метод можно также использовать для определения потерь при намагничивании переменным магнитным полем по площади петли.

Определение потерь на намагничивание ваттметровым методом Ваттметровый метод часто применяется для определения потерь Рф Определение потерь на намагничивание ваттметровым методом Ваттметровый метод часто применяется для определения потерь Рф при намагничивании переменным полем низкой и повышенной частоты (20 Гц… 1000 Гц).

Вольтметр среднеквадратических значений Образец А W ~ Hz Hz – для контроля частоты намагничивающего Вольтметр среднеквадратических значений Образец А W ~ Hz Hz – для контроля частоты намагничивающего поля wно wио Vср V Вольтметр средневыпрямленных значений Чаще всего требуется определить зависимость потерь от амплитудных значений индукции: Рф= f (Вm). При этом используется режим синусоидальной индукции.

Ваттметр учитывает не только потери на перемагничивание, но и мощность, расходуемую в вольтметре среднеквадратических Ваттметр учитывает не только потери на перемагничивание, но и мощность, расходуемую в вольтметре среднеквадратических значений, в обмотке напряжения самого ваттметра и в измерительной обмотке. Выражение для этой мощности имеет вид где U 2 – среднеквадратическое значение напряжения на зажимах измерительной обмотки; R 2 – сопротивление измерительной обмотки;

Амплитудное значение индукции Bm, при котором измеряются потери, вычисляется по формуле: . Для измерения Амплитудное значение индукции Bm, при котором измеряются потери, вычисляется по формуле: . Для измерения U 2 ср включается вольтметр средних значений с высоким входным сопротивлением. Последнее рекомендуется еще и потому, что не всегда удается обеспечить режим синусоидальной индукции. Кроме того, по показаниям обоих вольтметров можно определить коэффициент формы кривой э. д. с. в измерительной обмотке.

Поскольку в общем случае не равно то показания ваттметра должны быть пересчитаны к намагничивающей Поскольку в общем случае не равно то показания ваттметра должны быть пересчитаны к намагничивающей цепи, т. е. умножены на отношение , . Вместе с тем, ваттметр, обмотка напряжения которого подключена к измерительной обмотке, не учитывает некоторой мощности, переданной в магнитное поле из намагничивающей цепи и обусловленной э. д. с. , а не напряжением. Следовательно, должна быть введена поправка равная. Таким образом, потери на перемагничивание: