2017-08-10
Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
Побудова графіка залежності магнітної проникності від напруженості магнітного поля
β-версія
Частота генератора, Гц Опір R1, Ом
Число витків обмотки L1 Довжина середньої лінії осердя, мм
Число витків обмотки L2 Площа поперечного перерізу осердя, мм2
Таблиця (редагування)ТаблицяГрафік μ(H)Графік M(I)
# U1, U2, H, А/м B, мТл μ
+1
Очистити таблицю
μ0= μmin= μmax= μmax0= Kη2()=
Поділитися
Докладно
Для того, щоб поділитися створеним вами проектом, потрібно скопіювати посилання і вставити в блог, форум або інший сайт:
Калькулятор призначений для проведення лабораторної роботи по отриманню деяких параметрів і графіків залежності магнітної проникності феромагнетиків від напруженості магнітного поля. Ще один важливий параметр, обчислюваний цим калькулятором, — потенційно досяжний коефіцієнт приросту ККД другого роду — Kη2, теорія отримання якого повністю відображена у цих дослідженнях. Цей коефіцієнт розраховується при параметричному зміні індуктивності з зворотної ЕРС в котушці, яка може бути зроблена на основі даних цієї лабораторної роботи. Також, тут можна визначити струмові параметри генератора, який буде виводити цю котушку на робочий режим в реальному пристрої. Приклад реально наміряної характеристики феритового кільця знаходиться тут.
Схема стенду для проведення лабораторної роботи зображена нижче. Генератор синусоїдальних сигналів G1 через опір R1, подає напругу на обмотку L1 торроидального трансформатора T1. Схема стенда для проведения лабораторной работы по определению зависимости магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности магнитного поля Весь трансформатор має дві обмотки, які намотані на феромагнітний сердечник з різних його сторін. На другий його обмотці (L2) заміряється напруга U2. Власне, сама лабораторна робота полягає в тому, щоб подавати поступово збільшується по амплітуді сигнал з генератора G1, і записувати показання напруг U1 та U2 в таблицю. Програма калькулятора автоматично буде перераховувати їх значення індукції і напруженості магнітного поля, будувати графіки і знаходити коефіцієнт Kη2. Чим більше буде отримано таких значень (точок), тим точніше вийде результат.

Для програми автоматичного розрахунку дуже важливо, щоб значення напруги U1 весь час збільшувалися (свеху-вниз відповідно до таблиці). Якщо потрібно додати ще одну точку між вже створеними раніше — просто натисніть (+) між необхідних рядків таблиці.

Видалити рядок в таблиці можна просто натиснувши на (—).
Але щоб програма почала свої обчислення, спочатку необхідно внести дані про частоту генератора G1 і конструктивні параметри осердя трансформатора T1. Ці дані вносяться один раз спочатку і не змінюються протягом лабораторної роботи. І, якщо з частотою генератора, опором R1 і намотувальними даними L1-L2 все ясно, то з «Довжиною середньої лінії осердя» та з «Площею поперечного перерізу сердечника», можуть виникнути питання. В залежності від конструкції сердечника ці параметри можуть обчислюватися по-різному. Наприклад, для торроидального сердечника довжина середньої лінії знаходиться так: lm = (D + d)*π/2, а площа перерізу — так: Sc = (D - d)*h/2, де: D — зовнішній діаметр кільця торроида, d — внутрішній діаметр, π — число Пі, h — висота кільця.

На стенді показаний тороідальний трансформатор, але його конструкція може бути й іншою: квадратної, Ш-образної, броньовий і т. п. Для калькулятора підійде будь — важливо правильно задати параметри довжини і площі сердечника.

Більш детально, і для інших конструкцій сердечників, обчислення цих параметрів можна знайти тут.

Зверніть увагу, що всі довжини і площі тут вважаються в міліметрах.

Які початкові параметри вибирати?
Частоту генератора вибирають в діапазоні робочих частот феромагнітного сердечника. Якщо проводяться кілька досліджень, то першою вибирають найнижчу частоту, наприклад, 50Гц. Число витків обмоток L1 і L2, для більшої точності вимірювань, потрібно робити як можна більше, але не менше 50. Опір R1 потрібно вибирати в районі 10..30 Ом.
Як вимірювати?
Вимірювати напруги U1-U2 можна як двома мультиметрами, так і двухлучевым осцилографом. Перший спосіб підходить для невеликих частот: зазвичай мультиметри розраховані на діапазон частот 50..1000 Гц. Другий спосіб дозволяє піднятися на більш високі частоти. В цьому випадку, в осцилографе необхідно вибрати режим вимірювання напруги — RMS.

Взагалі кажучи, для повноцінного дослідження феромагнітного сердечника потрібні кілька лабораторних робіт, кожна — на своїй робочій частоті. Наприклад, на 100, 1000 і 10.000 Гц.

Більш детально про стенді і про виміри в цьому калькуляторі читайте тут.
Що отримуємо на виході?
В результаті побудови таблиці ми отримуємо графік залежності μ(H) і ще один — M(I), який може знадобитися для цих розрахунків і пошуку оптимального режиму по струму в реальному пристрої. Також, виводяться деякі ключові значення магнітної проникності (μ0 — початкова проникність, μmin — мінімальна для всього графіка проникність, μmax — максимальна) і коефіцієнта Kη2.
Значення цього коефіцієнта можна перерахувати для іншого діапазону значень, для цього досить клацнути по графіку: буде проведений перерахунок Kη2 в обраному діапазоні. Сам же діапазон буде підсвічуватися зеленим кольором. Це може бути корисним для коригування робочого ділянки по струму в реальному пристрої. Потрібно пам'ятати, що вибір діапазону зменшує число вимірювальних точок, а значить — точність підрахунку.
Може калькулятор підрахувати тільки початкову проникність?
Так. Якщо повна характеристика сердечника не потрібна, достатньо ввести основні дані занести хоча б один вимір в таблицю. Його потрібно проводити при найменшому вхідній напрузі, але такому, щоб точність вимірювань U1 і U2 була достатньою.
Пропадуть дані таблиці якщо закрити вікно браузера?
Дані зберігаються в локальне сховище браузера і при відкритті вікна вони відновлюються.
Скільки зберігаються дані в браузері?
Дані зберігаються поки не буде відкритий новий проект по посиланню. Таке посилання можна отримати, якщо натиснути на кнопку «Поділитися». В цьому випадку дані перезаписуються з нового проекту.
Також можна натиснути на кнопку «Очистити таблицю», тоді локальна пам'ять буде очищена разом з таблицею. Це може бути зручним для початку нової лабораторної роботи.
Як більш надійно зберегти дані?
Натисніть на кнопку «Поділитися» і скопіюйте посилання на свій комп'ютер. До речі, цим посиланням можна обмінюватися з друзями та викладачами, щоб показати свою лабораторну роботу (проект).
Видалити
Два поля повинні містити цифрові значення!
Поле може містити тільки цифри і точку!
Не заповнені деякі поля!
Ви впевнені, що хочете очистити таблицю і локальну пам'ять?
2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin