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.