Исследование вебер-амперных характеристик магнитных цепей постоянного тока часть 2

Расчет или экспериментальное исследование магнитной цепи позволяет определить такой очень важный параметр электромагнитных устройств как индуктивность катушки , / 5.8 / Исследование магнитных цепей связано с измерением магнитного потока и магнитной индукции. Измерение магнитного потока основывается на использовании явления электромагнитной индукции. рис.5.4. На рис.5.4. изображена электрическая схема измерения магнитного потока индукционно-импульсным методом. Она состоит из катушки с числом витков Wк, сопротивления R д и баллистического гальванометра с внутренним сопротивлением Rг. Если катушку поместить в магнитное круг, а затем быстро удалить из него, то изменение магнитного потока, пронизывающего катушку, повлечет возникновение в ней ЭДС . /5.9/ Под действием ЭДС Eк в кругу будет протекать ток , /5.10/ где R = Rк + R д + Rг — общее сопротивление цепи катушки до тех пор, пока происходит изменение магнитного потока, пронизывающего катушку. Этот ток будет импульсным и оценить его можно по количеству электрических зарядов (носителей тока) за время изменения потока от Ф до нуля, то есть можно записать, что . /5.11/ Заряд q, протекая через баллистический гальванометр, приведет отклонения его стрелки. Итак, степень отклонения стрелки гальванометра будет мерой магнитного потока.
КаминЛэнд

Приборы, предназначенные для измерения магнитного потока описанным выше методом, называются миливеберметрамы. Кроме стрелочных, выпускают и цифровые миливеберметры. Что касается измерения магнитного потока миливеберметром формулу /5.11/ можно представить в виде , /5.12/ где ф — цена деления миливеберметра, — количество делений, на которую отклоняется стрелка. При измерении магнитного потока электромагнитов можно не удалять измерительную катушку с магнитного поля, а включать (выключать) ток катушки, которая возбуждает магнитное поле. Для измерения магнитной индукции используют эффект Холла, который заключается в том, что в пластинке из металла или полупроводникового материала, в которой протекает ток I и которая находится в магнитном поле, вектор которого перпендикулярен к вектору тока, возникает электрическое поле, направленное перпендикулярно векторам и. Напряженность этого поля (поле Холла) , /5.13/ где d — толщина пластинки; Rx — стала Холла, которая зависит, в основном, от концентрации носителей тока. рис.5.5. С уравнения /5.13/ находим, что магнитная индукция , /5.14/ есть В будет пропорциональна Эх при I = const. С помощью измерительных преобразователей Холла можно измерять магнитную индукцию в пределах 0,001 ... 2 тесла. Прибор, который построен на использовании эффекта Холла и который предназначен для измерения магнитной индукции, называется тесла-метром. Он состоит из стрелкового или цифрового прибора, щупа, в который встроен датчик Холла, и источники питания постоянного тока с стабилизированным напряжением, чтобы обеспечить I = const при измерении. 5.3 Программа работы 1. Изучить устройство и принцип действия миливеберметра и Миллитесламетры. 2. Изучить лабораторную установку исследования характеристик Ш-образного электромагнита. 3. Экспериментальным путем снять вебер-амперную характеристику электромагнита. На основании экспериментальных данных провести необходимые расчеты и построить кривую намагничивания B = f (H) и зависимости и Lк = f (Iк). 4. Снять экспериментально и построить характеристики, указанные в п.3, если воздушный промежуток между ярмом и якорем электромагнита = 1 мм. 5. Снять зависимость магнитной индукции в воздушном промежутке от его величины и построить зависимости и. 6. Сделать выводы по кривой намагничивания и влияния величины воздушного промежутка на характеристики и параметры магнитной цепи. 5.4 Описание лабораторной установки Лабораторная установка состоит из Ш-образного электромагнита, переносных миливеберметра и Миллитесламетры и источники питания с регулируемым напряжением. рис.5.6. Магнитное круг электромагнита состоит из ярма 1, якоря 2 и калиброванной прокладки 3 из немагнитного материала толщиной. Магнитное поле возбуждается катушкой с током 4 и с числом витков Wз. На боковом стержни магнитопровода размещена измерительная катушка 5 с числом витков Wв. Числа витков катушек и длина средней линии магнитопровода (без воздушных промежутков) приведены на панели установки. Там же указана и максимально допустимая сила тока катушки возбуждения Ик. max. На рис.5.7. приведена электрическая схема установки. Она состоит из источника питания постоянного тока G, регулятора напряжения РН, катушки возбуждения электромагнита К3, выключателя SA, амперметра РА и вольтметра PV. Измеряемая катушка КВ подключена к миливеберметра mB. рис.5.7. Напряжение на катушке возбуждения регулируют регулятором РН в пределах 0 ... 50В и измеряют вольтметром РV. Это позволяет регулировать силу тока в катушке возбуждения, то есть намагничивая силу (), от нуля до насыщения магнитопровода. Магнитный поток, сцепленный с измерительной катушкой, измеряют миливеберметром при включении и выключении тока ИК выключателем SA. При этом измеряется половина магнитного потока, созданного катушкой возбуждения. 5.5 Порядок выполнения работы 1. Ознакомившись со строением миливеберметра и Миллитесламетры, проведите их испытания, измеряя несколько раз магнитный поток и магнитную индукцию постоянного магнита, который закреплен на стенде. 2. Изучая строение лабораторной установки, обратите внимание на способ изменения воздушного промежутка между ярмом и якорем магнитопровода. 3. Вебер-амперную характеристику снимают в такой последовательности: — размыкают выключатель SA; — ручку регулятора напряжения РН устанавливают в нулевое положение, контролирующих вольтметром PV; — подсоединяют миливеберметр к измерительной катушки и корректором переводят его стрелку на начало шкалы; — регулятором напряжения РН выставляют напряжение U к, величину которой задает преподаватель; — замыкают выключатель SA и определяют отклонения стрелки миливеберметра в момент включения, а также фиксируют величину тока в катушке возбуждения; — выключают выключатель SA и снова определяют отклонения стрелки в момент выключения;