Программа работы. 1. Осциллографирование гистерезисной петли катушки с сердечником из ферромагнитного материала с помощью электронного осциллографа

1. Осциллографирование гистерезисной петли катушки с сердечником из ферромагнитного материала с помощью электронного осциллографа.

2. Опытное определение параметров r’ и L ₀, обусловленных явлениями в сердечнике, путем замены гистерезисной петли эквивалентным эллипсом.

3. Расчетное определение параметров r’ и L ₀ с помощью понятия о комплексной магнитной проницаемости.

3. выполнение работы

П.1 программы. Собирается схема, изображенная на рис. 4.

В качестве объекта исследования выбрана катушка, намотанная на замкнутом сердечнике, собранном из стальных листов. С помощью электронного осциллографа наблюдаются следующие кривые: зависимость потокосцепления от тока Y(i), кривая тока в катушке i(t) и кривая напряжения u _с (t), пропорционального потокосцеплению Y, а также
определяются масштабы осциллограмм.

Рис. 4

Осциллографирование кривой Y(i).

Подать напряжение u _ш на вход “X” (канал I), напряжение u _c– на вход “Y” (канал II) осциллографа, получить на экране гистерезисную петлю. Для этого нажать кнопку (X – Y) слева от экрана и кнопку (X – Y) справа от экрана (при работе с осциллографом С1-83). Подобрать усиление электронного осциллографа по осям X и Y так, чтобы петля гистерезиса занимала большую часть экрана, зарисовать ее на кальку. При выполнении опыта ток катушки поддерживать в пределах 50 – 100 мА. В качестве r _ш использовать магазин сопротивлений (декада 9.9 Ом); сопротивление r _ш = 5 – 10 Ом.

Определение масштабов.

Масштаб по X.

Масштаб по оси X соответствует масштабу напряжения u _ш (t). Наибольшее отклонение луча в одну сторону (например, вправо от центра) равно количеству делений на экране осциллографа, умноженному на цену деления усилителя I канала и на показание делителя (коэффициент отклонения по горизонтали; при этом риска на внутреннем тумблере канала I должна находиться в фиксированном крайнем правом положении). Оно соответствует значению u _{ш m}. Наибольшее значение тока I_m гистерезисной петли:

. (21)

Масштаб по оси Y.

Масштаб по оси Y соответствует масштабу кривой u _c(t). Определяется аналогично с помощью усилителя канала II. Наибольшее отклонение луча в одну сторону (например, вверх от центра) соответствует значению u _{c m} . Амплитуда потокосцепления первой обмотки Y _{1 m} находится из выражения:

, (22) где w ₁ – число витков первой катушки;

w ₂ – число витков второй катушки.

Проверка правильности определения масштабов.

Значение H_m в сердечнике катушки равно:

. (23)

Значение B_m в сердечнике катушки равно:

. (24)

Полученные значения B_m и H_m должны соответствовать какой-либо точке на кривой B_m (H_m), приведенной на макете.

Осциллографирование кривых i ( t ) и u _c ( t ).

Для одновременного осциллографирования кривых u _ш (t) ~ i (t), u _c(t) ~ Y ₁(t)

нажимается кнопка (…) слева от экрана и кнопка (I, II) справа от экрана.

Масштабы кривых по амплитуде определены ранее. Кривые i (t) и u _c(t) зарисовать на кальку.

П.2 программы. Амплитуда первой гармоники тока I _{(1) m} определяется в соответствии с заменой гистерезисной петли эквивалентным эллипсом (cм.рис.3). Максимальные значения ординаты эквивалентного эллипса и гистерезисной петли должны быть равны, а максимальное значение абсциссы эквивалентного эллипса должно быть равно амплитуде первой гармоники тока I _{(1) т}. Площадь гистерезисной петли и соответствующую ей энергию потерь за один цикл перемагничивания можно вычислить следующим образом.

Площадь прямоугольника с ординатой Y_m абсциссой I _{(1) m} (см.рис.3) равна определенному количеству квадратных миллиметров S _. Поскольку произведение Y_mI _{(1) m} имеет размерность энергии, отнесенной к единице объема ферромагнитного материала, то один квадратный миллиметр соответствует энергии, равной . Площадь гистерезисной петли (эквивалентного эллипса) равна S _г квадратных миллиметров, поэтому энергия за один цикл перемагничивания и мощность потерь в сердечнике:

; . (25)

Следовательно:

; . (26)

П.3 программы. Найденные параметры проверяются расчетным путем на основе понятия о комплексной магнитной проницаемости. Вносимое сопротивление r' и индуктивность L ₀ вы­числяются по формулам (19), (20), магнитная проницаемость материала m _а, необходимая для вычисления m₁ и m₂, опре­деляется по основной кривой намагничивания используемой стали, приведенной на стенде, по значению H _{(1) m}, соответствующему амплитудному значению первой гармоники тока в цепи I _{(1) m}.

. (28)

Результаты расчетов вносятся в таблицу.

Т а б л и ц а

Сравнение результатов	Вносимое сопротивление r’, Ом	Индуктивность катушки L 0, Гн
Из опыта
Из расчета

4. Содержание отчета

1. Программа работы, перечень и характеристика измерительных приборов, принципиальная схема.

2. Осциллограммы i(t), u _c(t).

3. Гистерезисная петля и равновеликий ей эллипс.

4. Расчет параметров схемы катушки двумя методами.

Литература

1. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники.

В 2-х т. Изд. 2-е, стереотип.Т.2, Л., “Энергия”, 1975.

2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнит-ное поле: Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. – 8-е изд. перераб. и доп. – М:. Высш. шк.., 1986. – 263 с.:

3. Нейман Л.Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах. М.-Л. Энергоиздат, 1949.

4. Горский А.Н. (под ред. В.Ф.Табачинского). Исследование реактивной катушки с замкнутым сердечником (метод. указан. к лаб. работе). ЛИИЖТ. 1972.

Составили: проф. Горский А.Н., доц. Рубинов С.В.

Дата добавления: 2015-07-02