Zadání úlohy: Schéma zapojení: Střední průmyslová škola elektroniky a informatiky, Ostrava, příspěvková organizace. Třída/Skupina: / Měřeno dne:

Transkript

1 Číslo úlohy: Jméno a příjmení: Třída/Skupina: / Měřeno dne: Název úlohy: Zobrazení hysterézní smyčky feromagnetika pomocí osciloskopu Spolupracovali ve skupině.. Zadání úlohy: Proveďte zobrazení hysterezní smyčky na stínítku osciloskopu pro různé hodnoty a z jednotlivých naměřených hodnot nakreslete křivku prvotní magnetizace Schéma zapojení: 0

2 Seznam použitých přístrojů pro jednotlivá měření: Osciloskop: Přípravek s měřeným trafem: N 450závitů,N 850závitů,l s 68mm,S Fe 0mm edukční transformátor: V-metr: V: V: V3: Teoretický rozbor: V teoretickém rozboru uveďte:. Popis a zdůvodnění uvedeného zapojení Osciloskop musí být nastaven pro práci v režimu x-y. odnoty a, b, c, d byly odečteny z obrazovky osciloskopu. Protože osciloskop je citlivý na napětí a ne na proud, nemůžeme jím měřit magnetizační proud přímo, ale prostřednictvím snímacího rezistoru jej převedeme na napětí, které přivedeme na vstup Y osciloskopu. Tento snímací rezistor je zapojen v primárním obvodu měřeného transformátoru.. Matematický rozbor Okamžitá hodnota intenzity mgt. pole v jádře měřeného transformátoru je: ( t ) I ( t ) N ls Maximální hodnota je: I Napětí určíme ze vzdálenosti l šš změřené na stínítku osciloskopu, tato vzdálenost odpovídá příslušnému napětí šš. N ls Napětí : šš a z toho: I šš Napětí šš změříme pomocí kalibrováného vstupu Y na osciloskopu. Výsledný vztah pro Z hodnot získaných osciloskopickým měřením je: šš N [ A m ; V,, m] Ω S l

3 rčení při měření hysterezní smyčky. Okamžitá hodnota napětí u ( indukovaného v sekundárním vinutí měřeného transformátoru je: dφ ( dt d(...časová změna mgt. toku dφ ( u( N N SFe dt...časová změna mgt. indukce dt N...počet závitů sekundárního vinutí S FE...čistý' průřez jádra z toho získáme integrováním: Integraci sekundárního napětí platí: u udt d( dt u( t N S dt Fe ( t ) ) provedeme elektricky integračním obvodem, ve kterém uvst C dt ( t výst ( t ) ) Má-li obvod C dobře integrovat, musí být Vhodné je volit τ i ( 0 00) T τ i T, τ i C T 0ms f τ i C, 0,5 0 3,3s ( 0 00) 0,0 0,4 s Je-li ( u( t )dt N S Fe Pak po přiložení napětí u ( t ) na vstup integračního členu C dostaneme na výstupu u výst ( ) ( ) uvst t dt u t dt u ( t ) dt uvýst C C C ( t ) Tento výraz dosadíme do výrazu pro mgt. indukci ( : ( S Fe N C u výst ( t ) Dosazením výst (efektivní hodnoty) za. uvýst obdržíme velikost efektivní hodnoty mgt.

4 indukce: ef S C N uvýst ( t ) k Y; Fe k S Fe C N výst je napětí za integračním členem, které je přiváděno na vstupní svorky osciloskopu. rčení remanence r a koercitivity k. Napětí x( přivedené na horizontální vstup osciloskopu ze snímacího odporu odpovídá průběhu magnetizačního proudu I (. Protože: Pak: N l I ( I ( s I x ( ( ( ( t ) x( t ) k kde x( t ) ( N ls I x( k konst. N ls Napětí y( přivedené na vertikální vstup osciloskopu z integračního členu C odpovídá výstupnímu napětí výst y( Protože: C S N ( výst ( výst konst. Fe výst S Fe C N Je-li výst změřeno V-metrem jde o efektivní hodnotu která je max krát. menší než hodnota 3

5 3. Vztahy mezi rozměry průběhu na stínítku obrazovky a hodnotami a Zavedeme-li na oba vstupy osciloskopu příslušná napětí, obdržíme na stínítku obrazovky funkční závislost y f(x), což odpovídá požadované funkční závislosti f(). Pro zvolené hodnoty a zobrazíme hysterezní smyčku, na níž vyznačíme jednotlivé úseky: a, b, c, d. Pak platí: a b c d k r k r a b c d šš MAX C S Fe N výstup X b koscx [ V ; mm; V mm] Y d koscy[ V ; mm; V mm] X N koscx N b ls ls C SFe N koscy d KY d k a KX r c K Y K X b 4

6 Postup měření:. Obvod zapojte dle uvedeného schématu. Nastavujte vstupní napětí v rozmezí 0-V s krokem 0,5V 3. Do tabulky zapisujte pro jednotlivé hodnoty napětí rozměry a, b, c, d 4. Vypočtěte tomu odpovídající hodnoty r, k, mx, m 5. Z hodnot uvedených v tabulce sestrojte graf. 00 ~ 0 Měřítko: vodorovná osa : Am mm svislá osa: 0,5T ~ 50 mm 5

7 V písemné přípravě zodpovězte následující dotazy:. Jak se určí velikost integrační časové konstanty.. Jak souvisí velikost napětí, které je přiváděno na horizontální a vertikální vstupy s rozměry b a d. 3. Zdůvodněte použití rezistoru v uvedeném zapojení. 4. Jaké hodnoty i musí splňovat V a V 3 a proč? 5. Co je remanentní magnetická indukce r (remanence)? 6. Co je koercitivní síla K (koercitivita)? 7. Co jsou hysterezí ztráty? Čím se od sebe liší materiály magneticky tvrdé a měkké? 6

8 Tabulka: a b c d r MAX k MAX V [mm] [mm] [mv] [mm] [T] [T] [A m - ] [A m - ] ,5 8 8,5 9 9,5 0,5,5 Příklad výpočtů: 7

9 Graf: ysterezní smyčka Měřítko: vodorovná osa : 00Am ~ 0mm svislá osa: 0,5T ~ 50 mm 8

10 Zhodnocení: 9