Лабораторная установка и электрическая схема соединений

В работе снимается начальная кривая намагничивания сердечника из феррита М2000НМ (миниблок «Трансформатор тороидальный»).

Принципиальная схема экспериментальной установки показана рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 - Принципиальная схема для снятия начальной кривой намагничивания

Исследуемый образец ферромагнетика представляет собой кольцевой сердечник из феррита, сечение и длина средней линии которого указаны на этикетках миниблока «Трансформатор тороидальный». На сердечнике имеются две катушки. Катушка w₁=100 витков подключается к источнику регулируемого постоянного напряжения и служит для создания магнитного поля в сердечнике. Направление тока можно изменять тумблером на миниблоке. К другой катушке (w₂ =300 витков) подключён интегратор для измерения магнитного потока.

Начальная кривая намагничивания снимается путём включения катушки w₁ на различные по величине постоянные токи. Ток регулируется величиной подаваемого напряжения и ограничивается резистором 100 Ом на входе. Конденсатор 100 мкФ, включённый параллельно катушке, служит для ограничения перенапряжений и создания колебательного контура при отключении цепи. При выключении цепи в катушке возникает затухающий колебательный процесс и сердечник размагничивается.

При включении цепи магнитный поток изменяется от 0 до + Ф и в процессе этого изменения во вторичной катушке наводится ЭДС

(5.15)

Выходное напряжение интегратора:

(5.16)

где R_вх и C - параметры интегратора, a u_вx(t) = e(t).

На интеграторе имеется переключатель «Сброс», с помощью которого перед началом интегрирования устанавливается u_вых(0)=0. Поэтому:

(5.17)

где S - сечение сердечника;

В - магнитная индукция.

Отсюда магнитная индукция в сердечнике:

(5.18)

Напряженность магнитного поля определяется по закону полного тока:

(5.19)

где I₁ – значение тока, определяемое из опыта, мА;

w₁ – количество витков катушки сердечника, w₁=100 витков;

l – длина средней линии сердечника, l=50мм.

Включая катушку на различные по величине токи и измеряя выходное напряжение интегратора U_выхи ток I₁, можно вычислить начальную кривую намагничивания В(Н).

Цепь собирается на наборном поле блока генераторов напряжений как показано на монтажной схеме (рис. 5.8). Причём, миниблок «Интегратор» устанавливается в наборную панель точно на отведённое для него место. Тогда к интегратору автоматически подводятся напряжения питания «+» и «-» 15 В.

Для измерения тока используется мультиметр, а для измерения выходного напряжения интегратора - USB осциллограф с ноутбуком.

Рисунок 5.8 – Монтажная схема для снятия начальной кривой намагничивания