Tab. 9.2. Parametry cewki normalnej
z
1
z
2
l
ś
r
S
n
–
–
cm
cm
2
233
132
30
4,9
Ćwiczenie 9 – Badanie własności statycznych materiałów
magnetycznie miękkich
Załącznik – protokół badań
1. Parametry cewki normalnej i próbek przygotowanych do badań
Ze względu na pracochłonność pomiarów badania należy przepro-
wadzić tylko na dwóch próbkach 5 i 6. Parametry próbek i cewki
normalnej przedstawiają tabele 9.1 i 9.2.
Próbka 5. Próbka zamknięta pierścieniowa zwijana z taśmy ma-
gnetycznej ze stali krzemowej walcowanej na zimno. Szerokość taśmy
30 mm, średnica zewnętrzna 77 mm, wewnętrzna 63 mm.
Próbka 6. Próbka zamknięta pierścieniowa zwijana z taśmy ma-
gnetycznej ze stali krzemowej walcowanej na gorąco. Szerokość ta-
ś
my 25 mm, średnica zewnętrzna 79 mm, wewnętrzna 65 mm.
Tab. 9.1. Wymiary próbek przygotowanych do badań
Numer próbki
z
p
z
m
l
ś
r
S
–
–
–
cm
cm
2
5
300
200
22,0
2,10
6
300
200
22,6
1,75
2. Rozmagnesowanie próbek
−
pozycje wyłączników (załączenie układu rozmagnesowującego realizuje wyłącznik W
4
),
W
1
W
2
W
3
W
4
W
5
0
0
1
1
0
−
odłączyć galwanometr balistyczny,
−
po załączeniu źródła napięcia przemiennego wyregulować prąd magnesujący próbkę do wartości
około 2A, a następnie stopniowo zmniejszyć do zera.
3. Skalowanie galwanometru balistycznego
Skalowanie przeprowadzamy za pomocą cewki normalnej. Przełączenie układu na proces skalowania do-
konywany jest wyłącznikiem W
2
. Wartości rezystancji w obwodzie galwanometru (w czasie skalowania i w
czasie pomiarów) powinny wynosić:
R
3
=
∞
, R
4
= 598
Ω
−
pozycje wyłączników podczas skalowania
W
1
W
2
W
3
W
4
W
5
0
1
1
0
1
−
załączyć zasilacz napięcia stałego (pokrętło regulacji napięcia ustawione na zero),
−
po zamknięciu wyłącznika W
5
ustawić prąd płynący przez uzwojenie pierwotne cewki normalnej na
około 2A za pomocą regulacji napięcia zasilającego do ok. 2 V,
−
zmienić kierunek płynącego prądu (wyłącznik W
1
) i odczytać wychylenie galwanometru
α
max
oraz
prąd magnesujący I
1
,
I
1
= .......... A,
α
max
= ............. dz
−
ustawić W
5
na zero, wyłączyć zasilacz napięcia stałego,
−
obliczyć stałą galwanometru
dz
Wb
.
..........
l
S
z
z
I
z
K
max
úr
n
2
1
1
0
max
2
=
=
=
α
µ
α
φ
.
Ć
wiczący:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Kielce, dnia ...............................
Podpis ........................................
4. Wyznaczanie przebiegu krzywej magnesowania i pętli histerezy metodą kolejnych przyrostów
Dla porównania własności magnetycznych blach krzemowych: walcowanej na zimno (anizotropowej) i
walcowanej na gorąco (izotropowej), wyznaczać będziemy pierwotną krzywą magnesowania i pętlę histere-
zy magnetycznej dla obu próbek (rys. 9.1).
2
I = 0,4A
m
H
1
A/m
m
H
0
m
-H
B
T
Rys. 9.1. Przykładowe pierwotne krzywe magnesowania i pętle histerezy dwóch materiałów magnetycznych.
1 - próbka ze stali krzemowej walcowanej na zimno, 2 - próbka ze stali krzemowej walcowanej na gorąco
W układzie pomiarowym elementem umożliwiającym skokowe zmiany prądu magnesującego jest rezy-
stor R
1
. Składa się on z wielu rezystorów połączonych szeregowo. Zmiany prądu realizuje się poprzez zwie-
ranie (lub rozwieranie) poszczególnych jego członów.
−
pozycje wyłączników przed rozpoczęciem pomiarów:
W
1
W
2
W
3
W
4
W
5
0
0
1
0
0
−
zasilacz napięcia stałego (wyłączony) ustawić na 5V,
−
załączyć zasilacz i odczytać wychylenie galwanometru a następnie wartość prądu magnesującego,
−
następnych odczytów wskazań galwanometru i amperomierza należy dokonywać przy kolejnych
zmianach rezystancji R
1
(zwieranie kolejnych jego członów) aż do uzyskania przez prąd magnesujący
wartości około 0,4A (do rezystora R
10
włącznie).
−
następnie, przechodząc do wyznaczania krzywej odmagnesowania, należy zmniejszać skokowo prąd
magnesujący (rozwieranie oporników) aż do zera. Ostatni pomiar wychylenia podczas wyłączania za-
silacza,
−
zmienić biegunowość prądu magnesującego (wyłącznik W
1
),
−
kontynuować pomiary przy zwiększaniu prądu przeciwnej biegunowości do około – 0,4A,
−
następnie należy zmniejszać skokowo prąd magnesujący aż do zera (rozwieranie oporników, wyłącze-
nie zasilacza).
−
ponownie zmienić biegunowość prądu magnesującego (wyłącznik W
1
), kontynuować pomiary do
wartości prądu ok. 0,4A,
−
rozewrzeć wszystkie oporniki rezystora R
1
, wyłączyć zasilacz,
−
wykonać obliczenia przyrostów indukcji (dodatnich i ujemnych) oraz natężenia pola magnetycznego
p
max
i
z
S
K
B
⋅
=
α
∆
,
úr
m
m
l
I
z
H
=
, B
i
= B
i–1
+
∆
B
i
−
zmienić próbkę, przeprowadzić jej rozmagnesowanie i wykonać pomiary zgodnie z powyższym wy-
kazem czynności,
−
wyniki pomiarów i obliczeń przedstawić w tabeli,
−
wykonać wykresy B = f
(H) dla obu próbek we wspólnym układzie współrzędnych dla obu próbek.
Tab. 9.3. Wyniki pomiarów i obliczeń
Próbka nr 5
Próbka nr 6
Lp.
I
m
α
max
H
∆
B
i
B
i
=
Σ∆
B
i
I
m
α
max
H
∆
B
i
B
i
=
Σ∆
B
i
–
A
dz
A/m
T
T
A
dz
A/m
T
T
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
–
określić z wykresów B
m
, H
m
, B
r
i H
c
badanych próbek,
–
na podstawie otrzymanych krzywych magnesowania wyznaczyć i obliczyć maksymalne przenikalno-
ś
ci magnetyczne normalne względne badanych materiałów.
H
B
max
=
µ
(dla stycznej),
0
max
max
'
µ
µ
µ
=
,
µ
0
= 4
π⋅
10
–7
H/m
Tab. 9.4. Parametry badanych próbek
B
m
H
m
B
r
H
c
µ
’
max
Własność
Próbka
T
A/m
T
A/m
–
Próbka 5 (zimnowalcowana)
Próbka 6 (gorącowalcowana)
5. Wnioski
1.
Ustosunkować się do metod pomiarowych prezentowanych w ćwiczeniu
2.
Omówić własności magnetyczne i zastosowanie blach ze stali krzemowej zimnowalcowanej i gorą-
cowalcowanej
3.
Porównać krzywe magnesowania i pętle histerezy badanych próbek
Sprawozdanie powinno zawierać:
1.
Cel ćwiczenia
2.
Wyniki pomiarów i obliczeń (tabele)
3.
Opracowanie wyników pomiarów (wykresy, przykłady obliczeń, analiza wyników badań)
4.
Wnioski (obszerne)
5. Załącznik – protokół badań (ten dokument) podpisany przez prowadzącego zajęcia.