trasarea curbei de histerezis la materiale magnetice dure si moi

Trasarea curbei de histerezis la materiale magnetice dure i moi Braovean Laureniu

1

Materiale magnetice dure i moi

Material magnetic moale Material magnetic dur

Cea mai mare parte din aplicaiile tehnologice sunt

bazate pe folosirea ciclului de histerezis.

Curba de histerezis a unui material

magnetic dur este larg(cmpuri coercitive

mari), n timp ce pentru un material

magnetic moale curba de histerezis este

ngust(cmpuri coercitive mici).

2

Curba de histerez

Cmpul coercitiv cmpul de saturaie

Magnetizarea la saturaie

Magnetizarea remanent

Permeabilitatea magnetic

Energia specific maxim

Pierderile de energie

Etc.

3

Trasarea curbei de histerezis pentru un material magnetic dur

Pentru evitarea erorilor de msur este absolut obligatoriu ca suprafaa probei s fie mai mare dect suprafaa bobinei de msur, pentru ca aceasta s se afle n ntregime n fluxul magnetic dat de prob. Feele probei ce vin n contact cu piesele polare trebuie s fie plan paralele.

n vederea eliminrii cmpului de demagnetizare se impune un contact ct mai bun ntre prob i polii electromagnetului. Astfel, prin nchiderea circuitului magnetic prin jugul electromagnetului, sunt evitate sarcinilor magnetice libere.

4

Trasarea curbei de histerezis pentru un material magnetic dur

Valorile (BH) se obin din intersecia hiperbolelor (BH)=ct , cu curba de demagnetizare. Energia maxim, (BH)max, se obine pentru valorile B i H la care curba de demagnetizare i hiperbola (BH)= ct sunt tangente.

n figura 6.29 este prezentat curba de demagnetizare i dependena energiei magnetului de inducia magnetic, (BH) = f(B).

5

Trasarea curbei de histerezis pentru un material magnetic moale

a) Trasarea curbei de histerezis a unui material magnetic moale folosind probe toroidale

b) Trasarea curbei de histerezis a unui material magnetic moale n cmpul magnetic creat de un electromagnet

6

Trasarea curbei de histerezis a unui material magnetic moale folosind probe toroidale

n acest caz proba supus studiului are o form toroidal pe care sunt bobinate, transversal, dou nfurri, la fel ca n cazul transformatorului.

nfurarea primar

creeaz cmpul de

excitaie iar cea

secundar are rolul de

bobin de msur.

Geometria toroidal a

probei reduce cmpul de

demagnetizare la zero.

Prin urmare cmpul intern creat n proba toroidal va fi egal cu cmpul

extern creat de bobina primar. 7

Trasarea curbei de histerezis a unui material magnetic moale folosind probe toroidalenfurarea primarului se

face pe toat circumferina probei toroidale.

8

N=numrul de spire

rm=raza probeilm=lungimea medie a miezului toroidal

Tensiunea culeas de pe rezistena R este aplicat bornei X a unui inscriptor. Aceast tensiune este proporional cu curentul prin primar i, conform relaiei (6.63), cu cmpul magnetic prin prob.

Trasarea curbei de histerezis a unui material magnetic moale folosind probe toroidale

9

Tensiunea indus n nfurarea secundarului este proporional cu numrul de spire din secundar, Nsi cu variaia de flux prin acestea:

Unde A este seciunea miezului(egal cu aria unei spire a secundarului) si B este densitatea de flux magnetic.

Spre deosebire de materialele magnetice dure, n cazul msurtorilor pe materiale magnetice moi este urmrit ntregul ciclu de histerezis, determinndu-se Br , Bs, Hc. Aria curbei de histerezis ne va da pierderile din material n timpul unui ciclu.

Este important i curba de prim magnetizare, din care poate fi calculat permeabilitatea magnetic iniial, i(tangenta n origine la curb) i permeabilitatea magnetic maxim, m(tangenta de pant maxim dus din origine).

Trasarea curbei de histerezis a unui material magnetic moale n cmpul magnetic creat de un electromagnet

10

Intensitatea Ib a curentului prin nfurarea electromagnetului este modificat cu ajutorul reostatului pentru a asigura saturarea magnetic a probei. Constantele de amplificare ale tensiunilor de pe axele X i Y ale osciloscopului sunt astfel alese nct s se poat vizualiza ntreaga curb de histerezis pe ecranul osciloscopului, controlnd astfel saturaia magnetic a probei.


11

Pentru determinarea parametrilor curbei de histerezis (Hc, Br i Bs) fixm amplificarea pe axele X i Y astfel nct s avem imaginea doar a cadranului I al curbei de histerezis.

Relaii pentru Hc , Br i BS:

Pentru axa X a osciloscopului, tensiunea UH , proporional cu intensitatea cmpului magnetic de excitaie H, este culeas de pe rezistena RH, i are valoarea:

IH este intensitatea efectiv a curentului prin electromagnet,

NH este numrul de spire n nfurarea electromagnetului iar

lH este lungimea medie a circuitului magnetic.

Unde :


12



Pe osciloscop tensiunea UHc corespunde cmpului coercitiv Hc fiind dat de relaia:

XHc este valoarea n diviziuni a interseciei curbei B(H)cu axa X, iarKX este constanta de amplificare a osciloscopului pe axa X,

exprimat n V/diviziune.

Unde :


13



Unde :


14



Pentru axa Y a osciloscopului, tensiunea UB, proporional cu inducia magnetic B, se calculeaz cu relaia:

C este capacitatea condensatorului de pe care se culege tensiunea UB iar RB este rezistena din circuitul secundar. Rezistena RB i condensatorul C formeaz un circuit de integrare electronic pozitiv

Unde :


UeB este tensiunea indus n bobina de msur i este dat de:

15

Unde: este fluxul total prin bobina de msur,

B este inducia cmpului magnetic din prob,

S este suprafaa probei (egal cu suprafaa unei spire a bobinei de msur), iar

NB este numrul total de spire ale bobinei de msur.

Pe ecranul osciloscopului tensiunea corespunztoare induciei remanente respectiv la

saturaie va fi: Unde YBr este valoarea diviziunilor citit la intersecia

curbei B(H)cu axa Y, YBs reprezint numrul de diviziuni

corespunztoare punctului de saturaie, iar KY este constanta

de amplificare pe axa Y a osciloscopului, msurat n

V/diviziune.

CY este o constant ce rezult din construcia sistemului experimental

Aparate

16

Laboratorul de Magnetism TehnicFacultatea de Inginerie Electric, U.P.B.

trasarea curbei de histerezis la materiale magnetice dure si moi

Documents