Starichok писал(а):
Евгений, подскажите, пожалуйста, как получать такую петлю.
Например так, как описано на сайте "
Clifton Laboratories".
Я когда-то написал статью "Москатов Е. Определение параметров петли гистерезиса магнитопровода. – Радиомир. – 2009. – №10, с. 29, 30". Цитирую её.
Экспериментальное нахождение параметров петли гистерезиса магнитопровода
В радиолюбительской практике нередко возникают случаи, при которых необходимо знать основные параметры петли гистерезиса материала магнитопровода с большей точностью, чем указано в справочниках. Это, к примеру, может быть нужно при выборе магнитопровода для использования в силовом трансформаторе импульсного источника питания или в колебательном контуре передатчика. Зачастую при этом радиолюбители не располагают специальными испытательными стендами и измерительными приборами, такими как тесламетры, веберметры и прочее. Чтобы облегчить процесс нахождения магнитной индукции, напряжённости магнитного поля и магнитной проницаемости рекомендую применять приведённую ниже методику измерений косвенным способом. Для этого будут нужны только широкодоступные приборы, которые можно найти в домашней лаборатории радиолюбителя, а именно генератор сигналов, измеритель индуктивности, электронно-лучевой осциллограф и прочее.
Методика и описание измерительной установки
Для нахождения магнитной проницаемости «μ» кольцевого сердечника на тестируемый образец уложим пробную обмотку. Число витков пробной обмотки обычно не должно быть меньше примерно 40 для сохранения достаточно высокой точности получаемых результатов, но и не должно превышать ориентировочно 200, так как это приведёт к нерациональному использованию обмоточного провода. Измерим индуктивность пробной обмотки и найденное её значение подставим в следующую формулу:
µ = (2,5 • 10^3 • L • (A + B)) / (W • C • (A – B)),
где L – измеренная индуктивность, мкГн;
W – число витков пробной обмотки;
A – внешний диаметр тороидального магнитопровода, мм;
B – внутренний диаметр кольцевого магнитопровода, мм;
C – высота тороидального магнитопровода, мм.
Чтобы снизить погрешность при определении индуктивности обмотки целесообразно заранее учесть паразитную индуктивность соединительных проводов от измерительного прибора и от выводов пробной обмотки. Полученная проницаемость будет стремиться к начальной магнитной проницаемости, если напряжённость магнитного поля в материале магнитопровода будет стремиться к нулю. При увеличении напряжённости магнитного поля магнитная проницаемость сначала будет возрастать, а после достижении наибольшей величины будет снижаться. Магнитная проницаемость на кривой гистерезиса соответствует степени наклона петли.
Измерение магнитной индукции «B» материала сердечника можно проводить индукционно-импульсным методом с использованием веберметра или баллистического гальванометра, способом ядерного магнитного резонанса, тесламетром с датчиком Холла и другими. В радиолюбительской практике обычно измерение указанными способами затруднены, а посему целесообразно обратить внимание на нахождение индукции насыщения и напряжённости магнитного поля с помощью обычного электронно-лучевого осциллографа, который подключают к испытательному стенду [1, с. 249]. Достоинством рассматриваемого способа измерений выступает возможность визуального наблюдения кривой гистерезиса, а недостатками – необходимость применения испытательной установки и относительно не высокую точность измерений, обусловленную погрешностью используемого электронно-лучевого осциллографа и обычно составляющую несколько процентов. Схема испытательного стенда изображена на рисунке.
Вложение:
Комментарий к файлу: Схема испытательного стенда
Figure.gif [ 23.59 Кб | Просмотров: 478 ]
Сигнал с генератора подают через постоянный резистор R1 на первичную обмотку исследуемого магнитопровода компонента TV1. Рабочая частота генератора должна соответствовать частоте, на которой запланировано эксплуатировать испытуемый образец магнитопровода, так как магнитные параметры существенно зависят от частоты. Падающее на постоянном резисторе R1 напряжение, пропорциональное току намагничивания тестируемого сердечника, подают на X-пластины горизонтального отклонения луча осциллографа. Силу тока намагничивания можно измерить, включив амперметр последовательно с первичной обмоткой трансформатора TV1. Напряжение с вторичной обмотки трансформатора TV1 поступает на интегратор, образованный простейшей RC-цепью из компонентов C1 и R2. Сопротивление постоянного резистора R2 должно быть достаточно велико, чтобы можно было пренебречь паразитными сопротивлениями. Вместо RC-цепи можно было использовать операционный усилитель на микросхеме, включённой по схеме интегратора, однако это привело бы к усложнению стенда, но позволило бы увеличить амплитуду напряжения, подаваемого на Y-пластины осциллографа. Постоянная интегрирования должна превышать или, в крайнем случае, быть равна длительности напряжения сигнала, соответствующей рабочей частоте генератора. Проинтегрированный сигнал поступает на Y-пластины вертикального отклонения электронного луча осциллографа. Отклонение луча по оси Х соответствует напряжённости магнитного поля, а по оси Y – пропорционально магнитной индукции. Падение напряжения на выходе интегратора на конденсаторе C1 пропорционально мгновенной величине индукции в магнитопроводе, что можно записать следующим образом [2, с. 344]:
Uc = (S • W
2 • B(t)) / (C1 • R2), (В),
где S – площадь поперечного сечения исследуемого образца магнитопровода, м2;
W
2 – число витков во вторичной обмотке трансформатора TV1;
B (t) – мгновенное значение магнитной индукции, Тл;
C1 – ёмкость конденсатора интегратора, Ф;
R2 – сопротивление резистора в интегрирующей цепи, Ом.
Чтобы начать снимать показания необходимо отградуировать каналы электронно-лучевого осциллографа. К X-пластинам и Y-пластинам осциллографа от генератора подают напряжения «Ux» и «Uy» с заранее известными среднеквадратические величинами и рассчитывают коэффициенты масштабирования «mx» и «my».
Для вертикально отклоняющих пластин коэффициент масштабирования «mx» находят по формуле:
mx = (2 • √2 • Ux) / ℓx, (В / см),
где ℓx – отрезок, на который отклоняется электронный луч вдоль абсциссы, см.
Для горизонтально отклоняющих пластин коэффициент масштабирования «my» определяют совершенно аналогично согласно выражению:
my = (2 • √2 • Uy) / ℓy, (В / см),
где ℓy – длина отрезка, на который смещается электронный луч вдоль ординаты, см.
Теперь, узнав индукцию насыщения образца и магнитную проницаемость сердечника, аналитически найдём напряжённость магнитного поля «H» по следующей формуле:
H = B / (μ • μ
0), (А / м),
где B – магнитная индукция в материале сердечника, Тл;
μ
0 – магнитная постоянная вакуума, равная 4 • π • 10^–7 Гн/м;
μ – магнитная проницаемость вещества магнитопровода.
Момент начала насыщения материала магнитопровода соответствует прекращению монотонного увеличения индукции при повышении напряжённости поля, в результате чего все спины магнитных доменов будут ориентированы в одну сторону вдоль магнитного поля, что можно визуально наблюдать по загибу кривой петли гистерезиса. Также нам может быть интересна ширина петли гистерезиса, так как она соответствует величине потерь в магнитопроводе. Чем уже петля гистерезиса, тем потери меньше.
Таким образом, мы определители три важнейших параметра петли гистерезиса магнитопровода – магнитную проницаемость, индукцию насыщения и напряжённость поля. Эти сведения позволяют обоснованно выбрать магнитопровод для конкретного применения, даже если его маркировка была стёрта, а сведения о нём утрачены.
Литература
1. Браун М. Источники питания. Расчёт и конструирование.: Пер. с англ. – К.: «МК-Пресс», 2005. – 288 с., ил. (Brown Marty. Power supply cookbook. Second edition. – Elsever science, 2001)
2. Электрические измерения (с лабораторными работами): Учебник для техникумов / Р. М. Демидова-Панферова, В. Н. Малиновский, В. С. Попов и др.: Под ред. В. Н. Малиновского. – М.: Энергоиздат, 1983. – 392 с., ил.