Описание лабораторной установки

Исследуемый образец магнитного материала представляет собой тороид феррита марки 6000НН с намотанной на него обмоткой. Образцы помещены в муфельную (или печь), внутри которой температура контролируется по датчику цифрового термометра, вставленному c тыльной сто­роны печи. Выводы обмоток образца соединены с измерителем индуктивности типа Е12-1. Начальная магнитная проницаемость определяется на основании выражения (5.1) по формуле

(5.3)

где μ₀ = 4π  10^–7 Гн/м; L – индуктивность катушки, Гн; S = (R – r)h – площадь поперечного сечения сердечника, м; l_ср – средняя длина магнитопровода, которая считается как

(5.4)

Здесь R = 12,5 мм – внешний радиус тороида; r = 7,5 мм – внутренний радиус тороида; W = 250 – количество витков на магнитопроводах.

Толщина тороида h = 5 мм (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Размеры сердечника

Методика измерения индуктивности образцов основана на использовании нулевых биений двух генераторов, которые имеются в приборе Е7-5а (Е12-1). В колебательный контур одного генератора (рис. 5.3) включен эталонный конденсатор С_Э переменной емкости.

Рис. 5.3. Принципиальная электрическая схема измерений индуктивности методом нулевых биений

В контур второго генератора последовательно с индуктивностью L₂ включается измеряемая индуктивность L_Х. С_H – начальная емкость эталонного конденсатора С_Э. Электрические колебания двух генераторов подаются на смеситель (на рис. 5.3 не показан), на выходе которого при неравенстве частот получаются биения. Эти биения подаются на стрелочный индикатор, расположенный на лицевой панели измерителя. При равенстве частот в колебательных контурах имеют место нулевые биения, т. е. биения с частотой, близкой к нулю.

Перед началом измерений клеммы L_X закорачиваются (соединяются проводником), а емкость С_Э устанавливается на нуль. Затем добиваются нулевых биений подстройкой индуктивности второго контура L₂ при помощи ручки «начальная установка». При этом:

(5.5)

Затем к клеммам L_X подключают измеряемую индуктивность, что приводит к изменению частоты второго генератора. Равенство восстанавливается изменением емкости С_Э. При нулевых биениях:

(5.6)

С учетом (5.5) получим:

(5.7)

Так как L₁ и С₂ постоянны, то L_X пропорциональна только С_Э. Это дает возможность проградуировать шкалу С_Э в единицах измерения индуктивности.

Задание

1. Изучить температурную зависимость начальной магнитной проницаемости, а также описание лабораторной установки и порядок проведения лабораторной работы.

2. Снять зависимости индуктивностей образцов от температуры в диапазоне от комнатной до 210 ºС.

3. Построить графики L = f(t °С).

4. Построить графики температурной зависимости начальной магнитной проницаемости μ_H (t °С).

5. Определить точку Кюри для феррита.

6. Определить температурные коэффициенты магнитной проницаемости для интервала температур t₁–t₂ ºC, заданного преподавателем (табл. П.5 приложения).

7. Построить зависимость TKμ = f(t °С) для феррита.

* Жирным шрифтом выделены задания, которые необходимо выполнить непосредственно на лабораторной установке.