Caracterização de Componentes Magnéticos

1. Identificação relativa de permeabilidade

Siga o procedimento para encontrar a permeabilidade relativa do pequeno indutor (núcleo ferrite amarelo/branco). As dimensões principais são mostradas em Fig. 2, e o número de curvas é N=75.

1. Utilizando um medidor LCR, meça a indutância do indutor a 120 Hz e 1000 Hz.
2. Construa o circuito em Fig. 1 em uma placa proto, mas mantenha a saída do gerador de função desconectada da placa proto.
3. Verifique uma sonda de tensão diferencial e uma sonda corrente para não obter deslocamentos com a sonda atual conectada no canal 1 e a sonda de tensão conectada no canal 2.
4. Observe os fatores de escala para a sonda diferencial na própria sonda e no escopo. Defina a sonda diferencial para 1/20 para uma melhor resolução.
5. Defina a sonda atual para 100 mV/A na própria sonda e 1X no escopo. Lembre-se que esses fatores de escala precisam ser usados na realização de cálculos.
6. Defina a saída do gerador de função (50 Ω conector de saída BNC) no pico de 10 V e na forma de onda sinusoidal de 1000 Hz. Observe a forma de onda usando a sonda de tensão diferencial.
7. Deixe o gerador de função ligado mesmo quando desconectado, mas evite encurtar seus terminais. Desligar o gerador de função redefine muitas configurações.
8. Conecte as sondas de corrente e tensão para medir v_C e i.
9. Verifique se o circuito está como desejado e se todas as conexões são mantidas.
10. Conecte o gerador de função ao circuito.
11. Faça uma captura de tela da corrente e tensão medidos com pelo menos três períodos mostrados, além dos valores de pico ou RMS dos sinais medidos.
12. A partir do menu "Exibir" no escopo, altere o formato de exibição de "YT" para "XY".
13. Observe a curva B-H ajustando os botões de ajuste vertical do canal 1 e do canal 2 até que a curva se encaixe na tela do escopo.
14. Para ver uma curva mais estável, use a opção "persistir" no menu de exibição em uma configuração de 1 ou 2 s.
15. Faça uma captura de tela da curva B-H medida.
16. Ajuste a frequência do gerador de função para 120 Hz e retome a captura de tela da curva B-H depois de ajustar as configurações da curva conforme necessário.
17. Desconecte o gerador de função e remova o indutor. Mantenha o resto do circuito intacto.

Figura 2: Dimensões do núcleo indutor menor. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Identificando o número de curvas

O maior indutor preto (Bourns 1140-472K-RC) tem um número desconhecido de curvas. Para simplificar os cálculos, assuma que o núcleo seja um solenoide de núcleo de ar com um raio de 1,5 cm e comprimento de 2,5 cm. Se essa suposição não for tomada, a geometria do núcleo terá que ser considerada e complicará os cálculos. No entanto, essa suposição ainda é razoável, dado que com um solenoide, o fluxo tem que passar pelo ar em ambos os lados do dispositivo e o ar é o meio de caminho dominante.

1. Utilizando o medidor LCR, meça a indutância do indutor fornecido em 120 Hz e 1000 Hz.
2. Coloque o indutor no circuito mostrado na Fig. 1, que ainda deve estar intacto da parte anterior do experimento.
3. Verifique uma sonda de tensão diferencial e uma sonda corrente para não obter deslocamentos com a sonda atual conectada no canal 1 e a sonda de tensão conectada no canal 2.
4. Observe os fatores de escala para a sonda diferencial na própria sonda e no escopo. Defina a sonda diferencial para 1/20 para uma melhor resolução.
5. Defina a sonda atual para 100 mV/A na própria sonda e 1X no escopo. Lembre-se que esses fatores de escala precisam ser usados ao fazer cálculos utilizando quaisquer medições ou capturas de dados para análise suplementar.
6. Defina a saída do gerador de função (50 Ω conector de saída BNC) no pico de 10 V e na forma de onda sinusoidal de 1000 Hz. Observe a forma de onda usando a sonda de tensão diferencial.
7. Deixe o gerador de função ligado mesmo quando desconectado, mas evite encurtar seus terminais. Desligar o gerador de função redefine muitas configurações.
8. Conecte as sondas de corrente e tensão para medir v_C e i.
9. Verifique o circuito e certifique-se de que as conexões estão conforme desejado.
10. Conecte o gerador de função ao circuito.
11. Faça uma captura de tela da corrente e tensão medidos com pelo menos três períodos mostrados, além dos valores de pico ou RMS dos sinais medidos.
12. A partir do menu "display" no escopo, altere o formato de exibição de "YT" para "XY".
13. Observe a curva B-H ajustando os botões de ajuste vertical do canal 1 e do canal 2 até que a curva se encaixe na tela do escopo.
14. Para ver uma curva mais estável, use a opção "persistir" no menu de exibição em uma configuração de 1 ou 2 s.
15. Faça uma captura de tela da curva B-H medida.
16. Ajuste a frequência do gerador de função para 120 Hz e retome a captura de tela da curva B-H depois de ajustar as configurações da curva conforme necessário.
17. Desligue o gerador de funções e desmonte o circuito.

Curva 3.B-H de um transformador de 60 Hz

O transformador usado nesta demonstração desce de 115 V RMS para 24 V RMS, mas só pode ser usado para caracterização de curva B-H neste experimento, assim, apenas os terminais 120 V RMS são usados. As dimensões do transformador são mostradas na Fig. 3.

1. Utilizando o medidor LCR, meça a indutância do enrolamento do lado V de 115 a 120 Hz (mais próximo dos 60 Hz classificados).
2. Certifique-se de que o interruptor de desconexão trifásica está na posição desligada.
3. Conecte o cabo trifásico ao VARIAC.
4. Construa o circuito mostrado em Fig. 4. Que o transformador fique ao lado do proto-board. Use cabos de banana para conectar AC1 e N do VARIAC à placa proto.
5. Certifique-se de que o VARIAC está definido em 0%.
6. Verifique uma sonda de tensão diferencial e uma sonda corrente para não obter deslocamentos com a sonda atual conectada no canal 1 e a sonda de tensão conectada no canal 2.
7. Observe os fatores de escala para a sonda diferencial na própria sonda e no escopo. Defina o dimensionamento diferencial da sonda para 1/200.
8. Defina a sonda atual para 100 mV/A na própria sonda e 1X no escopo. Lembre-se que esses fatores de escala precisam ser usados ao fazer cálculos.
9. Conecte as sondas de corrente e tensão para medir v_C e i.
10. Verifique o circuito.
11. Ligue o interruptor de desconexão trifásico e ajuste lentamente o VARIAC até que 90% seja atingido.
12. Faça uma captura de tela da corrente e tensão medidos com pelo menos três períodos mostrados, além dos valores de pico ou RMS dos sinais medidos.
13. A partir do menu "Exibir" no escopo, altere o formato de exibição de "YT" para "XY".
14. Observe a curva B-H ajustando os botões de ajuste vertical do canal 1 e do canal 2 até que a curva se encaixe na tela do escopo.
15. Para ver uma curva mais estável, use a opção "persistir" no menu de exibição em uma configuração de 1 ou 2 s.
16. Faça uma captura de tela da curva B-H medida.
17. Restaure o VARIAC para 0%, desligue o interruptor de desconexão e desmonte o circuito.

Figura 3: Dimensões do núcleo do transformador. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Circuito de teste para determinar a curva B-H de um transformador de 60 Hz. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.