Этот калькулятор предназначен для получения коэффициентов для кривой Столетова [1] и самого графика этой кривой, построенного для катушки с ферромагнитным сердечником без зазора. Также, он может просчитывать некоторые недостающие данные катушки, например, находить относительную магнитную проницаемость её сердечника, время и индукцию его насыщения.

Для получения искомых коэффициентов необходим простой стенд, состоящий из источника питания U, ключа VT1 с генератором сигналов GG1, шунта R_I и, собственно, исследуемой катушки с сердечником L (подробнее о стенде). Измерение производится осциллографом OS1 по трём точкам, путём курсорных измерений (подробная теория). Вся схема измерения представлена на рисунке 1.

Замечание. Поскольку проходящий в цепи ток мы измеряем осциллографом при помощи шунта (резистора R_I), то на самом деле мы получаем значения напряжений на нём, которые, по закону Ома, пересчитываются калькулятором в ток.

Стенд имеет своё внутреннее сопротивление, состоящее из сопротивления канала ключа и соединительных проводов. Также, мы сюда включаем и активное сопротивление проводов самой катушки, всё вместе названное R_oth (рис. 1a). Прямым способом его определить точно нельзя, поэтому в калькуляторе оно вычисляется косвенно. Для этого нужно включить стенд, путём регулировки скважности импульсов генератора GG1 подобрать осциллограмму, примерно соответствующую (рис. 1b), и запомнить её осциллографом. После этого стенд можно выключить и заняться исследованием полученной осциллограммы.

Для получения R_oth необходимо найти U_m — размах напряжения кривой (рис. 1b), которое, очевидно, должно оказаться меньше напряжения питания U. Если это не так, значит щупы вашего социллографа не откалиброваны, и сначала нужно их настроить. Правильное показание U_m запишите в калькулятор. Также, внесите туда известное вам напряжение питания стенда U и сопротивление шунта R_I (верхняя строка калькулятора). После этого в калькуляторе появится первый вычисленный параметр — общее активное сопротивление в цепи R, которое складывается из суммы: R = R_I + R_oth.

Измерения в данном калькуляторе предполагают, что нам известны значения индуктивности катушки с сердечником L, число её витков N, а также два параметра самого сердечника: площадь его поперечного сечения S и средняя длина магнитной линии l. Последние два параметра можно получить из справочных данных сердечника (пример в [2]), либо просто измерив их самостоятельно [3]. Все эти данные также заносятся в калькулятор (вторая и третья строка).

Продолжая исследования сохранённой осциллограммы, найдём первую измерительную точку (рис. 1b). Эта точка выбирается примерно на половине первого участка осциллограммы (подробнее на рис.6), а соответствующие ей данные: t₁ и U₁, вносятся в калькулятор. Если вам необходимо только лишь получение относительной магнитной проницаемости сердечника, то этого замера будет достаточно. Но для получения всей картины целиком понадобятся ещё две точки измерений.

Эти точки можно получить на втором участке сохранённой ранее осциллограммы, на верхней и нижней части спадающей кривой (подробнее на рис.6). Соответствующие им данные: t₂ - U₂ и t₃ - U₃, вносятся в калькулятор. На этом измерения завершаются.

В результате этих исследований мы получем следующие данные:

• L_a — максимально достижимая индуктивность в исследуемой катушке;
• μ_i — начальная относительная магнитная проницаемость сердечника;
• B_s — индукция насыщения сердечника;
• τ — время насыщения сердечника;
• ln g — натуральный логарифм коэффициента g для постоения графика тока от времени (подробнее);
• k₁₂-k₂₃ — коэффициенты для кривой Столетова, отвечающие за параметры катушки с сердечником;
• h₁₂-h₂₃ — коэффициенты для кривой Столетова, отвечающие за параметры сердечника (без катушки); записываются в десятичной форме, например 2E4 означает 2*10⁴.

Также, мы получаем два графика. Слева представлен график зависимости тока (или напряжения на осциллограмме) от времени. Он должен соответсвовать полученной осциллограмме и трём измеренным по ней точкам. Справа представлен график зависимости проницаемости сердечника катушки (или её индуктивности) от тока, проходящего через неё.

Если требуется уточнить полученные в калькуляторе данные, то это можно сделать наведя на максимум индуктивности на графике кривой Столетова, а затем сравнив её с L_a. В случае сильного отличия этих данных необходимо снова перезамерить первую точку, вплоть до совпадения этих результатов. Такая обратная связь позволяет добитьтся любой точности получаемых в этом калькуляторе данных.

По умолчанию, калькулятор представляет параметры катушки с сердечником TPA4 EFD 30*15*9, материал N97, без зазора, более подробные характеристики которого представлены в [2,4]. На сердечник намотана обмотка из девяти витков. На стенд подаётся напряжение в 11.79 В, при этом сопротивление шунта — 2 Ом.

Этот калькулятор может сохранять полученные вычисления в ваш аккаунт. Для этого вы должны быть зарегистрированы на этом сайте. Вы можете сохранить результат вычисления, который здесь называется словом «проект», нажав на кнопку «Сохранить в аккаунт», а затем полностью восстановить данные из раздела «Мои проекты».