2.2.2. Описание осциллографического метода исследования

магнитных характеристик материалов

Для экспериментального определения динамических характеристик применяется осциллографический метод. Уступая другим методам в точности измерений, осциллографический метод, погрешность которого от 7% до 10%, выгодно отличается по трудоемкости и не имеет равных по наглядности (возможности не только измерять, но и визуально наблюдать влияние различных факторов — частоты, температуры, механических напряжений и др. на характеристики в широких пределах их изменения). Структурная схема установки для получения на экране осциллографа динамических петель перемагничивания тороидальных сердечников показана на рис. 2.2.

Максимальное значение напряжённости намагничивающего поля замкнутой магнитной цепи за период определяется по формуле

,

где — максимальное значение за период намагничивающего тока в первичной обмотке;— средняя длина магнитной цепи; — число витков намагничивающей обмотки.

Из закона электромагнитной индукции следует [2], что

, (2.1).

где — ЭДС, наводимая во вторичной обмотке, В;Ф(t) — магнитный поток, Вб; W₂ — число витков во вторичной обмотке; В(t) —магнитная индукция, Тл; S — площадь поперечного сечения исследуемого образца, м².

Откуда изменение во времени магнитной индукции в магнитопроводе определяется интегралом

.(2.2)

Известно, что напряжение на конденсаторе связано с протекающим через него токомсоотношением

,

где — мгновенное значение тока во вторичной обмотке; С — электрическая емкость конденсатора.

При подаче на зажимы цепи, состоящей из последовательно соединенных резистораR и конденсатора С, и при выполнении условия 1/С напряжение на конденсаторе с учетом (2.1) и (2.2) можно описать формулой [1]

.

Напряжение подаётся на вход Y осциллографа. На вход Х подаётся напряжение (с эталонного сопротивления Ом, включённого последовательно в намагничивающую обмотку).

При одновременном приложении этих напряжений к горизонтальным и вертикальным пластинам осциллографа на его экране получится кривая, характеризующая зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля.

Таким образом, на экране осциллографа будет виден гистерезисный цикл испытуемого образца магнитного материала. Геометрическое место точек вершин гистерезисных циклов, полученных при различных напряжениях, дает динамическую кривую намагничивания.

Для определения максимальной индукции , достигаемой в течение цикла, представим выражение для магнитного потока в виде

,

где — амплитуда магнитного потока.

Тогда ЭДС индукции во вторичной обмотке

. (2.3)

Амплитуда магнитного потока может быть выражена следующим образом

. (2.4)

С учетом (2.3) для ЭДС индукции во вторичной обмотке получим

.

Во вторичную обмотку стенда включен вольтметр средневыпрямленных значений. Поэтому

.

Откуда

.

2.3. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из звукового генератора Г3-33, подключенного к клеммам «1», «2» первичной обмотки трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора нагружена на RC цепочку. Исследуемые образцы в виде тороидов с размещенными на них обмотками поочередно подключаются к макету с помощью галетного переключателя (на схеме макета переключатель не показан). Напряжение с образцового сопротивления подается на вход «Х» (клеммы «3», «4»), а напряжение с конденсатора С на вход «Y» электроннолучевого осциллографа. Параллельно входам «Х» подключен вольтметр амплитудных значений. Вторичная обмотка соединена со входом вольтметра средневыпрямленных значений.