铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 - 图文
更新时间:2024-02-03 09:54:01 阅读量: 教育文库 文档下载
实验名称:软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量
铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类.软磁材料的矫顽力Hc小于100A/m,常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯.磁化曲线和磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线.矫顽力和饱和磁感应强度Bs、剩磁Br.磁滞损耗P等参数均可以从磁滞回线和磁化曲线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据.
铁磁材料磁化时,其磁感强度随磁场强度的变化非常复杂.有如下特点:
1.一块从未被磁化的软磁材料磁化时,当H由0开始逐渐增加至某最大值Hm,B也由0开始逐渐增加,由此画出的B-H曲线o-a称起始磁化曲线,如图1所示. 起始磁化曲线大致分为三个阶段,第一阶段曲线平缓,第二阶段曲线很陡,第三阶段曲线又变得平缓.最后B趋于不变,这种现象称为饱和.饱和时的磁感强度称为饱和磁感强度,记做Bs.
2.磁化过程中材料内部发生的过程是不可逆的,当磁场由饱和时的Hm减小至0,B并非沿原来的磁化曲线返回,而是滞后于H的变化.当H=0时,B=Br,称为剩余磁感应强度.要想使B为0,就必须施加一反向磁场-Hc.Hc称为矫顽力. 继续加大反向磁场至-Hm,曲线到达a',磁感应强度变为-Bs.磁场再由-Hm变至Hm,曲线又回到a,形成一条闭合曲线,叫磁滞回线.
3.如果初始磁化磁场由0开始增加至一小于Hm的值H1,然后磁场在- H1与H1之间变化,也可以得到一条磁滞回线.但这条曲线不是饱和
的.逐渐增加磁场至H2,H3,H4,…(H2
图2 磁滞回线和基本磁化曲线
B Bs Br c o B a Hc b' Hm H
H a' -Bs 图1 起始磁化曲线和磁滞回线
B H1 H2H3 H
【实验目的】
1.了解有关铁磁性材料性质的知识;
2.了解用示波器动态测量软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的原理; 3.学习并体会物理实验方法中的转换测量法;
4.掌握用示波器动态测量软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的方法. 【实验器材】
(1) GY-4隔离变压器; (2) CZ-2磁滞回线装置;
(3) COS5020示波器.
【实验原理】
软磁材料的样品可做成闭合回路状(如图所示),在样品上绕N1匝初级线圈和N2匝次级线圈,初级线圈里通过电流i1,在样品中产生磁场,其磁场强度为
H?N1i1N1?ux (1) lR1l隔离变压器 220V N1 i1 R1 Ux N2 示波器 Uy R2 i2 式中l是初级线圈所绕样品的平均长度,R1是与初级线圈串联的电阻,ux是R1两端的电压.
采用动态测量法,初级线圈里需通过交流电(由隔离变压器提供).
样品被磁化后产生变化的磁通量,进而在次级线圈中产生感应电动势:
???d?d?dB??N2??N2S dtdtdtS是样品的截面积.次级线圈的电压正比于磁感强度B随时间的变化率,必须积分后才能得到B.积分可由RC电路来完成,电路中满足条件R2?可得:
1,忽略次级线圈的内阻后,2?fCB?uy是电容器两端的电压.
R2Cuy (2) N2S由此可见ux正比于H,uy正比于B,将两信号分分别输入到双通道示波器的x端和y端,选择x-y方式,就可以在示波器上得到间接的磁滞回线.
定量测量时,记录每一步磁滞回线的定点坐标,由电压参数得到相应的电压值,再根据(1)、(2)计算对应的B、H值,从而可做出基本磁化曲线.在饱和磁滞回线上记录Hc、Bs、Br的坐标,可算出相应的实验值.
【实验内容及步骤】 实验内容:
1.在坐标纸上做出基本磁化曲线和饱和磁滞回线. 2.给出Hc、Bs、Br的实验结果. 步骤:
1.正确连接线路,调节示波器,观察磁滞回线的形状.
2.将隔离变压器电压调至80V左右,调整磁滞回线至理想的大小和形状,确定实验所需的两通道电压参数.
3.将电压缓慢调至零,实现对样品的退磁,并在示波器上调整坐标原点.
4.将磁场由0(电压为0)开始,逐步(电压每10V变化一步)增加至B达到饱和,记下每一步磁滞回线定点的坐标.
5.在饱和磁滞回线上记录Hc、Bs、Br的坐标,测量时应在>0、<0两点进行测量,取平均值.
【数据记录】
表1 软磁材料基本磁化曲线绘制的测量数据
两通道电压参数: X_____________ Y_____________
隔离变压器电压值(V) 磁滞回线定点坐标 对应的电压值 x(格数) y(格数) ux(V) uy(V) 0 10 20
表2 Hc、Bs、Br的测量数据
名称 矫顽力Hc 饱和磁感强度Bs 剩磁Br 坐标(格数) >0 <0 坐标平均值(格数) 对应的电压值(V) 实验值(单位) 30 40 50 60 70 80 … H(A/m) B(T) 注意事项:
1.测量前检查示波器两通道的垂直微调旋钮是否在校准位置.
2.确定软磁材料饱和时对应隔离变压器的电压,饱和时示波器上类磁滞回线的尖端连接处的两条曲线变得重合. 思考题:
1.如果测量前没有将材料退磁,会出现什么情况? 2.用磁路不闭合的样品进行测量会导致什么结果?
3.测量时磁场H是正弦变化的,磁感强度B是否按正弦规律变化?反之,若磁感强度B是正弦变化的,磁场H是否也按正弦规律变化? 附录:
磁滞回线装置参数
N1?2000匝 N2?121匝 R1?12? R2?16k?
L?0.132m S?0.208?10?3m2 C?(10?0.0?5)
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