Лабораторные работы по электротехнике

Описание принципиальной схемы эксперимента по снятию петли гистерезиса ферромагнетика

Зависимость В = f(H) - кривая намагничивания ферромагнитного материала при циклическом перемагничивании имеет вид петли рис 7.3. Она может быть получена при использовании оборудования лабораторного стенда ООО «Учебная техника».

Принципиальная схема проведения экспериментов показана на рис.7.6. Исследуемый образец ферромагнетика представляет собой кольцевой сердечник из феррита, сечение и длина средней линии которого указаны на этикетке мини блока «Тороидальный трансформатор» / 2, 12 /. На сердечнике имеются первичная обмотка 100 витков и вторичная – 300 витков с отпайкой на 100 витков рис.7.6.

Первичная обмотка подключается к источнику синусоидального напряжения и служит для создания переменного магнитного потока в сердечнике. К вторичной обмотке – 300 витков подключён интегратор для измерения магнитного потока.


Рис.7.6. Принципиальная схема проведения экспериментов для

получения кривой намагничивания.

Выходное напряжение интегратора определяется по следующей формуле:

где Rвх и С - параметры интегратора,. S - сечение сердечника, В - магнитная индукция.

Для исключения постоянной составляющей контакт S переключателя «Сброс» интегратора должен находиться в замкнутом состоянии.

Магнитная индукция в сердечнике рассчитывается по следующей формуле:

.

Напряжённость магнитного поля в сердечнике вычисляется по закону полного тока:

где l – длина средней линии сердечника.

Напряжение ux с шунта амперметра подаётся на горизонтальный вход виртуального осциллографа, а напряжение uy с выхода интегратора - на вертикальный вход. Поскольку первое пропорционально напряжённости магнитного поля, а второе - магнитной индукции, экране осциллографа отображается в определённом масштабе зависимость В=f(Н).

Пример такой зависимости представлен на рис.7.3.

7.3. Порядок выполнения работы

В процессе выполнения работы необходимо получить на осциллографе петлю гистерезиса ферромагнетика и записать, отсканировать её, снять экспериментально основную кривую намагничивания, рассчитать и построить зависимость относительной магнитной проницаемости от напряжённости магнитного поля / 2, 8, 12 /.

Для выполнения лабораторной работы необходимо собрать на лабораторном стенде / 2, 8, 12 / схему рис.7.7 предварительно установив пределы измерения вольтметра V1 - 5В и амперметра А1 – 100 мА. Переключатель интегратора установите в положение «Сброс» (контакт S переключателя «Сброс» интегратора должен находиться в замкнутом состоянии).


Рис 7.7. Схема принципиальная, электрическая, соединений приборов и элементов на наборной панели для выполнения лабораторной работы.

Затем включите компьютер и откройте блок виртуальных приборов «Приборы». Активизируйте в верхнем окне этого блока прибор V1, а в третьем сверху – А3 и установите род измеряемой величины – «Амплитуда».

Включите виртуальный осциллограф, «подключите» к его первому каналу сигнал V1, а к третьему – сигнал А1. Установите длительность развёртки 200 мкс/дел.

Включите блок генераторов напряжений, установите на генераторе напряжений специальной формы синусоидальный сигнал частотой 500 Гц максимальной амплитуды.

Убедитесь, что на виртуальном осциллографе появилось изображение примерно одного периода двух сигналов: кривая белого цвета соответствует изменению магнитного потока, кривая зелёного цвета – изменению тока. При необходимости сместите изображение по горизонтали, в центре экрана.

Включите режим X-Y развёртки осциллографа и убедитесь, что на экране появилось изображение петли гистерезиса.

Отрегулируйте намагничивающий ток таким образом, чтобы максимальная магнитная индукция несколько превышала границу области насыщения. При необходимости замените токоограничивающий резистор 100 Ом на меньшее значение сопротивления.

Зафиксируйте масштабы осциллографа нажатием кнопок 1 и 3 на блоках входов.

При этом кнопки приобретают красный цвет, и в дальнейшем масштабы автоматически изменяться не будут.

Запишите в табл.7.1 исходные значения амплитуды тока и амплитуды выходного напряжения интегратора.

Шаг за шагом, уменьшая намагничивающий ток до нуля, снимите зависимость амплитуды выходного напряжения интегратора от амплитуды тока.

Вычислите магнитную проницаемость по двум соседним в таблице значениям по следующей формуле:

,

где μ0 = 4π10-7 – магнитная проницаемость пустоты.

На рис.7.8. постройте кривую намагничивания В=f(Н) и график μ=f(Н), относя каждое вычисленное значение μr к среднему значению напряжённости:

.

По формулам, приведённым в разделе «Общие сведения» рассчитайте соответствующие значения магнитной индукции, напряжённости магнитного поля и постройте петлю гистерезиса В=f(Н) на рис. 7.9.


Рис.7.8. Кривая намагничивания В=f(Н) и зависимость магнитной проницаемости материала сердечника от напряжённости магнитного поля μ=f(Н).


Рис.7.8. Петля гистерезиса В=f(Н).

8.Выводы по работе должны содержать сведения о том на сколько магнитная проницаемость материала сердечника μ больше, чем магнитная постоянная μ0.

8. Лабораторная работа 6 «Исследование плоскопараллельных электростатических полей на моделях (планшетах)»

Цель лабораторной работы: построить картины эквипотенциальных и силовых линий моделируемых электростатических полей. Рассчитать и построить зависимость напряжённости электростатического поля для исследуемых образцов (четыре планшета рис 4.11, 4,12.).

Оборудование: Лабораторный стенд ООО «Учебная техника».

На выполнение и защиту лабораторной работы отводится 4 часа.

Лабораторные работы по электротехнике и физике