Ćwiczenie 9 – Badanie własności statycznych materiałów
magnetycznie miękkich
1.
Załącznik – protokół badań
2.
3.
1. Parametry cewki normalnej i próbek przygotowanych do badań
4.
Ze względu na pracochłonność pomiarów badania należy przepro-
5.
wadzić tylko na dwóch próbkach 5 i 6. Parametry próbek i cewki 6.
normalnej przedstawiają tabele 9.1 i 9.2.
Próbka 5. Próbka zamknięta pierścieniowa zwijana z taśmy magnetycznej ze stali krzemowej walcowanej na zimno. Szerokość taśmy
Kielce, dnia ...............................
30 mm, średnica zewnętrzna 77 mm, wewnętrzna 63 mm.
Próbka 6. Próbka zamknięta pierścieniowa zwijana z taśmy ma-Podpis ........................................
gnetycznej ze stali krzemowej walcowanej na gorąco. Szerokość ta-
śmy 25 mm, średnica zewnętrzna 79 mm, wewnętrzna 65 mm.
Tab. 9.1. Wymiary próbek przygotowanych do badań
Tab. 9.2. Parametry cewki normalnej
Numer próbki
zp
zm
lśr
S
z1
z2
lśr
Sn
–
–
–
cm
cm2
–
–
cm
cm2
5
300
200
22,0
2,10
233
132
30
4,9
6
300
200
22,6
1,75
2. Rozmagnesowanie próbek
− pozycje wyłączników (załączenie układu rozmagnesowującego realizuje wyłącznik W4), W1
W2
W3
W4
W5
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 W2. Wartości rezystancji w obwodzie galwanometru (w czasie skalowania i w czasie pomiarów) powinny wynosić:
R3 = ∞, R4 = 598 Ω
− pozycje wyłączników podczas skalowania
W1
W2
W3
W4
W5
0
1
1
0
1
− załączyć zasilacz napięcia stałego (pokrętło regulacji napięcia ustawione na zero),
− po zamknięciu wyłącznika W5 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 W1) i odczytać wychylenie galwanometru αmax oraz prąd magnesujący I1,
I1 = .......... A, αmax = ............. dz
− ustawić W5 na zero, wyłączyć zasilacz napięcia stałego,
− obliczyć stałą galwanometru
φ z
µ I z z S
Wb
K
2
0 1 1 2
n
=
=
.
= ..........
α
.
l α
dz
max
úr
max
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 histerezy magnetycznej dla obu próbek (rys. 9.1).
B
T
1
I = 0,4A
m
2
H
-Hm
0
m
H
A/m
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 rezystor R1. Składa się on z wielu rezystorów połączonych szeregowo. Zmiany prądu realizuje się poprzez zwieranie (lub rozwieranie) poszczególnych jego członów.
− pozycje wyłączników przed rozpoczęciem pomiarów:
W1
W2
W3
W4
W5
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 R1 (zwieranie kolejnych jego członów) aż do uzyskania przez prąd magnesujący wartości około 0,4A (do rezystora R10 włącznie).
− następnie, przechodząc do wyznaczania krzywej odmagnesowania, należy zmniejszać skokowo prąd magnesujący (rozwieranie oporników) aż do zera. Ostatni pomiar wychylenia podczas wyłączania zasilacza,
− zmienić biegunowość prądu magnesującego (wyłącznik W1),
− kontynuować pomiary przy zwiększaniu prądu przeciwnej biegunowości do około – 0,4A,
− następnie należy zmniejszać skokowo prąd magnesujący aż do zera (rozwieranie oporników, wyłączenie zasilacza).
− ponownie zmienić biegunowość prądu magnesującego (wyłącznik W1), kontynuować pomiary do wartości prądu ok. 0,4A,
− rozewrzeć wszystkie oporniki rezystora R1, wyłączyć zasilacz,
− wykonać obliczenia przyrostów indukcji (dodatnich i ujemnych) oraz natężenia pola magnetycznego α
z I
max
B
∆ = K
,
m
m
H =
, B
i
i = Bi–1 + ∆ Bi
S ⋅ z
l
p
úr
− 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
α
α
m
max
H
∆Bi
Bi = Σ∆Bi
Im
max
H
∆Bi
Bi = Σ∆Bi
–
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 Bm, Hm, Br i Hc badanych próbek,
– na podstawie otrzymanych krzywych magnesowania wyznaczyć i obliczyć maksymalne przenikalno-
ści magnetyczne normalne względne badanych materiałów.
B
µ
µ
=
(dla stycznej),
max
µ ' =
, µ
max
0 = 4π⋅ 10–7 H/m
H
max
µ 0
Tab. 9.4. Parametry badanych próbek
Własność
B
µ
m
Hm
Br
Hc
’max
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.