鐵磁質(zhì)動(dòng)態(tài)磁滯回線的測試

1、 鐵磁質(zhì)動(dòng)態(tài)磁滯回線的測試1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)如何用示波器變相地測量非電壓量的方法2. 了解用示波法測鐵磁物質(zhì)動(dòng)態(tài)磁滯回線的基本原理3. 了解磁性材料的特性2 實(shí)驗(yàn)原理1. 鐵磁質(zhì)和磁滯在磁場的作用下，能發(fā)變化并能反過來影響磁場的媒質(zhì)叫做磁介質(zhì)，磁介質(zhì)按其磁特性可分為鐵磁質(zhì)和非鐵磁質(zhì)（包括順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)）。工藝技術(shù)上廣泛應(yīng)用的磁性材料主要是鐵磁性材料，鐵，鈷，鎳及其許多合金以及含鐵的氧化物（鐵氧體）都屬于鐵磁質(zhì)。磁化性能（或磁化規(guī)律）是指M與B之間的依從關(guān)系。由于 也可以說磁化性能是指M與H的關(guān)系或與的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)易于測量和，所以我們用實(shí)驗(yàn)來研究與的關(guān)系。（圖）是一個(gè)典型的磁化曲線，表示磁化過

2、程中磁化強(qiáng)度與磁場的變化關(guān)系。 表示對于未磁化的樣品施加磁場，隨增加磁化強(qiáng)度不斷增加，當(dāng)增加到（稱為飽和磁場強(qiáng)度）時(shí)磁化強(qiáng)度達(dá)到飽和強(qiáng)度MS，曲線稱為起始磁化曲線。這條曲線的顯著特點(diǎn)是它的非線性。達(dá)到飽和以后，再減小磁場，磁化強(qiáng)度并不是可逆地沿原始的磁化曲線下降，而是沿著圖中變化，與起始磁化曲線并不重合在點(diǎn)磁場已減為零，但磁化強(qiáng)度并沒有消失。比較曲線段與段可知，雖然減少時(shí)也隨時(shí)減少，但是的減少“跟不上”的減少，這種現(xiàn)象叫做磁滯（磁性滯后），BR稱為剩磁。當(dāng)磁場沿相反方向增加-HC到時(shí)，磁化才變?yōu)榱?，HC稱為矯頑力。繼續(xù)增加反向磁場到-HS可以使磁化強(qiáng)度將完成如圖所示的回線SRCSRCS，稱為磁

3、滯回線，上面的磁滯回線是令H從飽和磁化強(qiáng)度HS出發(fā)得到的，實(shí)際上，從起始磁化曲線上的任一點(diǎn)(HM<HS)開始減少磁場強(qiáng)度，都可得到一個(gè)磁滯回線，對同一個(gè)鐵磁質(zhì)存在無數(shù)個(gè)磁滯回線，如圖（）所示。但是如果從起始磁化曲線上值大于HS的一點(diǎn)（如圖的點(diǎn)）出發(fā)，減小時(shí)，則磁化狀態(tài)將先沿起始磁化曲線退到S然后沿磁滯回線上半段到S，再沿反向的起始磁化曲線到N，再沿同一曲線退回S，再沿磁滯回線下半段SS到S,最后回到N?？梢奡RCSRCS是最大的一條磁滯回線，稱為飽和磁滯回線。當(dāng)鐵磁材料處在周期性交變磁場中，鐵磁質(zhì)周期地磁化，相應(yīng)的磁滯回線稱為交流磁滯回線，它最能反映在交變磁場作用下樣品內(nèi)部的磁狀態(tài)變化過

4、程。磁滯回線所包圍的面積表示在鐵磁材料通過一磁化循環(huán)中所消耗的能量。叫做磁滯損耗。（磁滯損耗與鐵磁質(zhì)中由于渦流而出現(xiàn)的渦流損耗有所不同的起因，合起來叫做鐵心損耗簡稱鐵損。）鐵損不但造成能量浪費(fèi)，而且使鐵習(xí)溫度升高，導(dǎo)致變壓器及電機(jī)中絕緣材料的老化，所以應(yīng)該盡量減小。可以證明，磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比，因此要減少磁滯損耗就應(yīng)選用磁滯回線細(xì)窄的鐵磁質(zhì)。工程上把鐵磁質(zhì)分為軟磁材料（軟鐵）和硬磁材料（硬鐵）兩大類。軟磁材料磁滯回線細(xì)窄，矯頑力很小；硬磁材料恰恰相反（圖）。軟磁材料適于制造變壓器和電機(jī)，硬磁材料適于制造永磁鐵。 . 磁滯回線的測量，定標(biāo)示波器只可采集電壓信號(hào)，測量動(dòng)態(tài)磁滯回線時(shí)，

5、必須將非電壓量H和B轉(zhuǎn)換成電壓量才能顯示出來。測定鐵磁材料的磁滯回線常用的方法如下：先把待測樣品制成環(huán)形，利用取樣電阻和線圈的互感分別取得正比于H和B的電壓信號(hào)，再分別送到示波器的X軸和Y軸，便可觀察到磁滯回線。具體方法如下： （） 磁場強(qiáng)度的獲取 示波器X軸輸入電壓為，所以電子束在X軸上的偏轉(zhuǎn)跟磁化電流成正比，根據(jù)安培環(huán)路定律： 得 (8-1) 式中為待測樣品初級(jí)線圈匝數(shù)，為鐵芯的平均磁路。式（）表明，在交變磁場下，任一時(shí)刻，電子束在X軸偏轉(zhuǎn)這正比于磁場強(qiáng)度H。（） 磁感應(yīng)強(qiáng)度的獲取鐵磁質(zhì)中的由電磁感應(yīng)原理測量如（圖）所示，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在副線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 （8-2）則

6、（8-3）式中為樣品次級(jí)線圈的匝數(shù)；S為樣品鐵芯截面積。由式（）可知，只有對積分才能得到B值，為此我們采 用RC積分器處理后送入軸代表.所以有 (8-4)即電子束在Y軸偏轉(zhuǎn)正比于磁場強(qiáng)度。（3） 對示波器X.Y軸分別進(jìn)行定標(biāo)H.B 為了從熒光屏上記下磁滯回線的值，求得他們的實(shí)際值，必須對示波器的X.Y軸分別按定標(biāo)H.B。對x軸由式可得 (8-5)對Y軸，用標(biāo)準(zhǔn)互感器M取代被測樣品。保持R1，R1和C不變，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使示波器的垂直線段等于（圖8-4）中+BS和-BS到的高度。互感器副邊的感應(yīng)電動(dòng)勢為 （8-6）積分得 （8-7）將式（8-7）代入得 對BS則有 (8-9)對回線的任一點(diǎn)的B的標(biāo)

7、定也是同樣的道理。三實(shí)驗(yàn)儀器和用具 交流磁滯回線測試儀、可調(diào)隔離變壓器、示波器、標(biāo)準(zhǔn)互感器、交流電流表4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 顯示和觀察交流磁滯回線，交流退磁。 調(diào)好示波器，使光點(diǎn)調(diào)至熒光屏中心，調(diào)節(jié)示波器兩通道的Y衰減的微調(diào)至校準(zhǔn)位置，逐漸增大磁化電流，使磁滯回線上的B值能達(dá)到飽和。然后逐漸減少電流至零，這樣實(shí)現(xiàn)交流退磁2. 測定飽和磁滯回線。（1） 測定若干B、H的值，并列表記錄。（2） 對X、Y軸定標(biāo) 對X軸定標(biāo)：根據(jù)X軸坐標(biāo)軸分度值SX,直接計(jì)算H軸的分度值SH,即將SX代入，即得對Y軸定標(biāo)：用標(biāo)準(zhǔn)互感器M取代被測樣品。記錄下此時(shí)對應(yīng)的初級(jí)線圈回路的電流I，在調(diào)節(jié)調(diào)壓器，測得幾組，根據(jù)公式計(jì)

8、算每組對應(yīng)的B值，從而求得SB,再取幾組平均得B軸度值。2. 測繪交流基本磁化曲線列表測量大小不同的各個(gè)磁滯回線的頂點(diǎn)，然后作圖連成光滑的曲線。5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)如下： 序號(hào)1234567891011X/格0.000.200.400.600.801.201.40.700.901.301.10Y/格0.000.601.401.621.781.832.01.651.711.901.81 根據(jù)數(shù)據(jù)得出的圖象： F=92.2Hz CH1=20mv CH2=10V R1=10 R2=30K C=1uF （1） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)如下：X/格Y/格1.4221.31.951.981.20.90.70.61.611.600.41.451.200.31.41.00.21.4-1.00.11.3-1.20-1.4-0.4-0.2-1.4-1-0.3-1.31-1.33-0.4-1.31-1.33-0.6-1.79-1.8根據(jù)測得的數(shù)據(jù)畫出圖形為X/格00.20.40.60.811.522.5345H00.240.480.720.961.211.792.412.983.574.765.95Y格00.020.040.070.120.20.60.91.21.41.61.8B00.380.751.321.913.770.1416.9522.58