Cwicz5-badanieprzenikalnosci

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->LaboratoriumInżynierii MateriałowejDwiczenie 5. Badanie przenikalnościmateriałów ferromagnetycznychKatedra Optoelektroniki iSystemówElektronicznych, WETI,Politechnika GdaoskaGdaosk 2006Ćwiczenie 5. Badanie przenikalności materiałów ferromagnetycznych1.CEL DWICZENIACelem dwiczenia jest badanie zależności przenikalności magnetycznej od warunkówmagnesowania próbek oraz od rodzaju materiału magnetycznego. Znajomośd czynnikówwpływających na wartośd przenikalności magnetycznej przydatna jest przy projektowaniustabilnych cewek indukcyjnych, filtrów i obwodów rezonansowych.2. PRZENIKALNOŚD MAGNETYCZNAMateriały magnetyczne miękkie charakteryzują się wąską pętlą histerezy B=f(H),łatwościąprzemagnesow aniawsłabympolumagnetycznym,dużąwartościąprzenikalności magnetycznej oraz małymi stratami energii na przemagnesowanie.Przenikalnośd magnetyczna jest jednym z głównych parametrów opisujących właściwościmateriału magnetycznego miękkiego. Pojęcie „pr zenikalnośd magnetyczna” stosuje siętylko w odniesieniu do słabych pól magnesujących o natężeniu nie przekraczającym 0,1 -0,3 pola koercji HCmateriału.Należy pamiętad, że wartości parametrów materiałów magnetycznych podawaneprzez producentów w katalogac h odnoszą się do materiału magnetycznego, a nie dordzeni wykonanych z tego materiału, przy czym przez „materiał magnetyczny” rozumie siępróbkę tego materiału o nieskooczenie dużych rozmiarach w trójwymiarowym układziewspółrzędnych.W zakresie częstotliwości mikrofalowych przy stosowaniu szczególnych warunkówmagnesowania (dwa pola: stałe i zmienne wzajemnie prostopadłe) wektory: indukcji B ipola magnetycznego H nie są względem siebie równoległe, a przenikalnośd magnetycznajest wielkością tensorową, to jest wartośd jej zależy od kierunku względem osiwspółrzędnych. W powszechnym zastosowaniu materiałów magnetycznych, dla niższychczęstotliwości (np. radiowych) wektory B i H są równoległe wzajemnie i można przyjądzespoloną postad przenikalności magnetycz nej.Laboratorium Inżynierii MateriałowejKatedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych, WETI, Politechnika GdańskaStrona | 2Ćwiczenie 5. Badanie przenikalności materiałów ferromagnetycznychW wypadku, gdy rdzeo magnetyczny ma określony kształt o skooczonych wymiarachgeometrycznych, wartości jego parametrów magnetycznych mogą znacznie różnid się odpodawanychprzezproducenta.Dotyczytogłównierdzeni,wktórychstrumieomagnetyczny ni e tworzy obwodu zamkniętego, np. rdzeni w kształcie walca. Na brzegachtych rdzeni pojawiają się bieguny magnetyczne wytwarzające w rdzeniu dodatkowe polemagnetyczne, zwane polem odmagnesowującym, o zwrocie przeciwnym do zwrotu polamagnetycznego doprowad zonego do próbki. W efekcie, sumaryczne pole magnetyczne wrdzeniu będzie mniejsze od pola doprowadzonego, zmieniając tym warunki magnesowaniardzenia, co w decydujący sposób wpływa na wartośd mierzonych parametrów, takich jak:przenikalnośd czy kształt pę tli histerezy. Jedynie rdzeo w kształcie cienkościennegotoroidu ma parametry zbliżone do katalogowych ze względu na brak pól odmagnesującychi dośd duży stopieo jednorodności pola magnetycznego wewnątrz próbki.Poniżej podano kilka spośród wielu różnych d efinicji przenikalności magnetycznejstosowane dla określenia własności materiałów magnetycznych zależnie od warunkówmagnesowania.Przenikalnośd amplitudowaazdefiniowana jest, jako stosunek szczytowej wartościindukcji Bmdo szczytowej wartości natężenia zewnętrznego pola magnetycznego Hmokresowo zmiennego w czasie, w pobliżu początku układu współrzędnych B -H i przynieobecności stałego pola magnetycznego.�½BmHm(1)gdzieo=410- 9H/cm jest przenikalnością magnetyczną próżni.Wpraktyceprzenikalnośdamplitudowajestdefiniowanaprzyzałożeniusinusoidalnego pola (lub sinusoidalnej indukcji) i odnoszona jest do podstawowejskładowej odkształconych przebiegów B (lub H).Laboratorium Inżynierii MateriałowejKatedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych, WETI, Politechnika GdańskaStrona | 3Ćwiczenie 5. Badanie przenikalności materiałów ferromagnetycznychPrzenikalnośd amplitudowaajest liczbą rzeczywistą, ponieważ w definicji nieuwzględnia się przesunięcia fazowego między wektorami B i H i stanowi ważny parametrmateriałumagnetycznegoprzykonstrukcjicewekindukcyjnychzrdzeniemmagnetycznym.Na rys.1 , w początku układu współrzędnych widoczna jest cząstkowa pętlahisterezy powstająca przy pomiarze przenikalności amplitudowej, zgodnie z definicją 1.Rys.1. Ilustracja zdefiniowanych przenikalności magnetycznych na pętli histerezymateriału magnetycznego.Wartośd przenikalności amplitudowej zależy od amplitudy Hmpola pomiarowego wsposób przedstawiony na rys.2. Jest to zjawisko niekorzystne, ponieważ indukcyjnośdLaboratorium Inżynierii MateriałowejKatedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych, WETI, Politechnika GdańskaStrona | 4Ćwiczenie 5. Badanie przenikalności materiałów ferromagnetycznychcewkiLnawiniętejnardzeniumagnetycznymjestwprostproporcjonalnadoprzenikalności (porównaj wzór 6). Zatem wartośd indukcyjności L cewki zmieniad siębędzie w zależności od amplitudy sygnału do niej doprowadzonego.Jeżeli cewka ta jest elementem składowym obwodu rezonansowego, to równieżczęstotliwośd rezonansowa obwodufr�½1zmieniad się będzie w zależności odLCamplitudy sygnału. W celu zmniejszenia rozmiarów tego zjawiska, w rdzeniach cewe kindukcyjnych wycina się niewielkie szczeliny powietrzne.Rys.2. Zależnośd przenikalności amplitudowejaod amplitudy pola Hmoraz wpływszczeliny powietrznej na wartośda. Na rysunku zaznaczono również przenikalnośdpoczątkowąporaz przenikalnośd maksymalnąm a x.Szczelina powietrzna powoduje zmniejszenie oraz stabiliza cję przenikalności wfunkcji amplitudy sygnału w sposób, jaki przedstawiono na rys.2. Jest to skutekLaboratorium Inżynierii MateriałowejKatedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych, WETI, Politechnika GdańskaStrona | 5 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

pees.xlx.pl