Определение характеристик магнитных компонентов

1. Определение относительной проницаемости

Следуйте процедуре, чтобы определить относительную проницаемость маленького индуктора (желтый/белый ферритовый сердечник). Размеры ядра показаны на рисунке 2, а количество витков равно N=75.

1. С помощью измерителя LCR измерьте индуктивность индуктора на частотах 120 Гц и 1000 Гц.
2. Соберите схему, показанную на рисунке 1, на прототипной плате, но не отключайте выход генератора функций от протоплаты.
3. Проверьте дифференциальный пробник напряжения и пробник тока на отсутствие смещений, при этом пробник тока подключен к каналу 1, а пробник напряжения — к каналу 2.
4. Обратите внимание на коэффициенты масштабирования для дифференциального пробника на самом пробнике и на осциллографе. Установите дифференциальный пробник в положение 1/20 для лучшего разрешения.
5. Установите токовый пробник на 100 мВ/А на самом щупе и 1X на осциллографе. Помните, что эти коэффициенты масштабирования необходимо использовать при выполнении расчетов.
6. Установите выход генератора функций (выходной разъем 50 Ω BNC) на пиковое напряжение 10 В и синусоидальную форму сигнала 1000 Гц. Наблюдайте за формой сигнала с помощью дифференциального пробника напряжения.
7. Оставляйте генератор функций включенным даже при отключении, но избегайте замыкания его клемм. Выключение генератора функций сбрасывает многие настройки.
8. Подключите датчики тока и напряжения для измерения v_C и i.
9. Убедитесь, что цепь работает должным образом и что все соединения сохранены.
10. Подключите генератор функций к цепи.
11. Сделайте скриншот измеренного тока и напряжения, на котором показано не менее трех периодов в дополнение к пиковым или среднеквадратичным значениям измеренных сигналов.
12. В меню "Отображение" на осциллографе измените формат отображения с "YT" на "XY".
13. Наблюдайте за кривой B-H, регулируя ручки вертикальной регулировки канала 1 и канала 2 до тех пор, пока кривая не войдет в экран прицела.
14. Чтобы увидеть более устойчивую кривую, используйте опцию "Сохранить" в меню дисплея с настройкой 1 или 2 с.
15. Сделайте скриншот измеренной B-H кривой.
16. Отрегулируйте частоту генератора функций на частоту 120 Гц и повторно сделайте скриншот кривой B-H после корректировки параметров кривой по мере необходимости.
17. Отключите генератор функций и снимите индуктор. Оставьте остальную часть цепи нетронутой.

Рисунок 2: Размеры меньшего ядра индуктора. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

2. Определение количества ходов

Более крупный черный индуктор (Bourns 1140-472K-RC) имеет неизвестное количество оборотов. Для упрощения расчетов предположим, что сердечник представляет собой соленоид с воздушным сердечником радиусом 1,5 см и длиной 2,5 см. Если это предположение не принять, то придется учитывать геометрию ядра, что усложнит расчеты. Тем не менее, это предположение все еще разумно, учитывая, что при использовании соленоида поток должен проходить через воздух с обеих сторон устройства, а воздух является доминирующей средой на пути потока.

1. С помощью измерителя LCR измерьте индуктивность прилагаемого индуктора на частотах 120 Гц и 1000 Гц.
2. Поместите катушку индуктивности в схему, показанную на рисунке 1 , которая должна остаться неповрежденной после предыдущей части эксперимента.
3. Проверьте дифференциальный пробник напряжения и пробник тока на отсутствие смещений, при этом пробник тока подключен к каналу 1, а пробник напряжения — к каналу 2.
4. Обратите внимание на коэффициенты масштабирования для дифференциального пробника на самом пробнике и на осциллографе. Установите дифференциальный пробник в положение 1/20 для лучшего разрешения.
5. Установите токовый пробник на 100 мВ/А на самом щупе и 1X на осциллографе. Помните, что эти коэффициенты масштабирования необходимо использовать при выполнении расчетов с использованием любых измерений или сборов данных для дальнейшего анализа.
6. Установите выход генератора функций (выходной разъем 50 Ω BNC) на пиковое напряжение 10 В и синусоидальную форму сигнала 1000 Гц. Наблюдайте за формой сигнала с помощью дифференциального пробника напряжения.
7. Оставляйте генератор функций включенным даже при отключении, но избегайте замыкания его клемм. Выключение генератора функций сбрасывает многие настройки.
8. Подключите датчики тока и напряжения для измерения v_C и i.
9. Проверьте цепь и убедитесь, что соединения выполнены в нужном порядке.
10. Подключите генератор функций к цепи.
11. Сделайте скриншот измеренного тока и напряжения, на котором показано не менее трех периодов в дополнение к пиковым или среднеквадратичным значениям измеренных сигналов.
12. В меню "display" на осциллографе измените формат отображения с "YT" на "XY".
13. Наблюдайте за кривой B-H, регулируя ручки вертикальной регулировки канала 1 и канала 2 до тех пор, пока кривая не войдет в экран прицела.
14. Чтобы увидеть более устойчивую кривую, используйте опцию "Сохранить" в меню дисплея с настройкой 1 или 2 с.
15. Сделайте скриншот измеренной B-H кривой.
16. Отрегулируйте частоту генератора функций на частоту 120 Гц и повторно сделайте скриншот кривой B-H после корректировки параметров кривой по мере необходимости.
17. Выключите генератор функций и разберите схему.

3. B-H кривая трансформатора с частотой 60 Гц

Трансформатор, используемый в этой демонстрации, понижает среднеквадратичное напряжение 115 В до 24 В RMS, но может использоваться только для определения характеристик кривой B-H в этом эксперименте, поэтому используются только клеммы 120 В RMS. Размеры трансформатора показаны на рисунке 3.

1. С помощью измерителя LCR измерьте индуктивность обмотки со стороны 115 В с частотой 120 Гц (ближе к номинальной частоте 60 Гц).
2. Убедитесь, что трехфазный разъединитель находится в выключенном положении.
3. Подключите трехфазный кабель к VARIAC.
4. Построим схему, показанную на рисунке 4. Расположите трансформатор сбоку от протоплаты. Используйте кабели типа «банан» для подключения AC1 и N от VARIAC к протоплате.
5. Убедитесь, что VARIAC установлен на 0%.
6. Проверьте дифференциальный пробник напряжения и пробник тока на отсутствие смещений, при этом пробник тока подключен к каналу 1, а пробник напряжения — к каналу 2.
7. Запишите коэффициенты масштабирования для дифференциального пробника на самом пробнике и на осциллографе. Установите масштаб дифференциального пробника на 1/200.
8. Установите токовый пробник на 100 мВ/А на самом щупе и 1X на осциллографе. Помните, что эти коэффициенты масштабирования необходимо использовать при выполнении расчетов.
9. Подключите щупы тока и напряжения для измерения v_C и i.
10. Проверьте схему.
11. Включите трехфазный разъединитель и медленно отрегулируйте VARIAC до тех пор, пока не будет достигнуто 90%.
12. Сделайте скриншот измеренного тока и напряжения, на котором показано не менее трех периодов в дополнение к пиковым или среднеквадратичным значениям измеренных сигналов.
13. В меню "Отображение" на осциллографе измените формат отображения с "YT" на "XY".
14. Наблюдайте за кривой B-H, регулируя ручки вертикальной регулировки канала 1 и канала 2 до тех пор, пока кривая не войдет в экран прицела.
15. Чтобы увидеть более устойчивую кривую, используйте опцию "Сохранить" в меню дисплея с настройкой 1 или 2 с.
16. Сделайте скриншот измеренной B-H кривой.
17. Восстановите VARIAC до 0%, выключите разъединитель и разберите цепь.

Рисунок 3: Размеры сердечника трансформатора. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Испытательная цепь для определения кривой B-H трансформатора с частотой 60 Гц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.