Исследование магнитной цепи постоянного тока

Лабораторная работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: получение навыков определения характеристик ферромагнитных материалов и исследование некоторых свойств магнитных цепей.

4.1 Основные теоретические положения

Основными величинами, характеризующими состояние ферромагнетика, являются магнитная индукция [pic 1], напряженность магнитного поля [pic 2] и магнитная проницаемость [pic 3], связанные соотношением:

[pic 4]

где [pic 5] - магнитная постоянная; [pic 6]

В общем случае зависимость [pic 7] от [pic 8] имеет сложный характер и изображается графически в виде петли гистерезиса, обе части которой в случае магнитно-мягкого материала практически сливаются и совпадают с основной кривой намагничивания.

Связь между током и создаваемым им магнитным полем описывается законом полного тока. Применение этого закона к неразветвленной магнитной цепи с воздушным зазором (рис.4.1) приводит к выражению:

[pic 9]

где [pic 10]- магнитодвижущая сила (ампер-витки) катушки, (А); [pic 11]- напряженность магнитного поля в магнитопроводе, (А/м);[pic 12]- напряженность магнитного поля в воздушном зазоре, (А/м); [pic 13] и [pic 14] – соответственно длины средних линий магнитопровода и воздушного зазора, (м).

Магнитный поток [pic 15], в магнитопроводе связан с магнитной индукцией [pic 16] уравнением:

[pic 17]

где [pic 18] - площадь поперечного сечения магнитопровода, м2.

В данной работе измерение магнитного потока, наводимого в катушке с числом витков W, осуществляется с помощью специального прибора магнитоэлектрической системы – милливеберметра (mWb), подключаемого к измерительной катушке, имеющей Wи витков (рис.4.1).

Для производства измерения, необходимо изменить поток, пронизывающий витки измерительной катушки, от его значения [pic 19] до нуля, что достигается выключением рубильника К. При таком изменении в измерительной катушке возникает ЭДС электромагнитной индукции, пропорциональная величине измеряемого потока и числу витков измерительной катушки.

[pic 20]

Рис.4.1. Схема магнитной цепи с помощью милливеберметра

Ток, вызываемой этой ЭДС, взаимодействуя с постоянным магнитным полем магнитной системы прибора, создает вращающий момент, воздействующий на его подвижную часть. Так как милливеберметр не имеет механического противодействующего момента, его стрелка после измерения не возвращается на нулевую отметку.

Отклонение стрелки пропорционально потокосцеплению измерительной катушки, поэтому величина магнитного потока определяется по формуле:

[pic 21]

где [pic 22]– отклонение стрелки прибора в делениях шкалы;[pic 23] - постоянная прибора (цена деления шкалы по магнитному потоку); [pic 24] мВб/дел

Отсчет отклонения стрелки рекомендуется вести от начала шкалы, в идеальном случае от нулевой отметки. Для этого перед началом измерений переключатель прибора следует поставить в положение «Корректор» и, вращая ручку регулятора, переместить стрелку прибора в середину шкалы. Затем установить небольшое значение тока (0,1÷0,2 А), поставить переключатель в положение «Измерение» и разомкнуть ключ. Если в момент размыкания стрелка прибора отклоняется влево, то необходимо изменить полярность приложенного напряжения, либо поменять местами концы измерительной катушки, подключенные к милливеберметру.