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Caractérisation des composants magnétiques

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Éléments magnétiques, tels que les inductances ou transformateurs, ont des propriétés caractéristiques qui dépendent du matériau magnétique, formant le noyau à l’intérieur de la bobine. Lorsque le courant circule dans une bobine d’inductance ou transformateur, il crée un champ magnétique. La capacité du matériel du noyau pour contenir le champ magnétique, appelé sa perméabilité, détermine l’intensité du champ, appelé sa force magnétisante. La force magnétisante produit alors le flux magnétique dans le noyau de l’inducteur. Inductances et transformateurs, la relation entre magnétisant la vigueur et la densité de flux est définie comme le flux magnétique à travers une section transversale et peut être analysée à l’aide d’une courbe de B-H. La courbe de B-H décrit le matériel de noyau et identifie sa limite de saturation magnétique. Cela se produit lorsque supplémentaire courant dans les enroulements n’augmente plus les flux magnétique. Cette vidéo illustre la mesure des courbes de la BH pour les transformateurs et inductances et la caractérisation des enroulements de matériel et inducteur du noyau.

Une courbe de B-H montre la relation entre la densité de flux magnétique B et intensité du champ magnétique, H. Au départ, comme l’intensité du champ magnétique est augmentée, la densité de flux augmente aussi à une certaine valeur maximale. Après que ce point, toute augmentation de l’intensité du champ magnétique résultats aucune augmentation significative de la densité de flux magnétique et le matériel est considéré comme saturé. Matériaux magnétiques véritable pièce hystérésis que le matériau est magnétisé alternativement dans le sens positif et négatif. Cela implique que l’intensité du champ magnétique est réduite à zéro, un magnétisme résiduel reste. La zone à l’intérieur de la courbe de B-H est proportionnelle à la perte d’énergie que la matière est magnétisée dans le sens positif et négatif. Un matériau avec perte d’hystérésis inférieure, tels que l’acier, est couramment utilisé dans les noyaux de transformateur en raison de cette propriété. La courbe de B-H peut également être utilisée pour décrire la perméabilité d’un matériau, calculée comme le rapport de densité de flux magnétique à champ magnétique. Il est souvent lié à la perméabilité de l’espace libre et ainsi appelé perméabilité relative. Matériaux à très faible susceptibilité magnétique, comme le bois, ont une faible perméabilité relative. Alors que les matériaux avec une susceptibilité magnétique élevée, comme le fer, ont une haute perméabilité relative. Afin de créer une courbe de B-H, il faut d’abord déterminer la densité de flux, B. Pour ce faire, le taux de flux du changement est mesuré, qui est par rapport à la tension dans la bobine à l’aide de la Loi de Faraday. Cela peut être identifié à l’aide d’un simple circuit RC en parallèle avec la bobine. Pour plus d’informations sur ces calculs, veuillez consulter le protocole de texte. L’intensité du champ magnétique, ou H, se trouvent à l’aide d’ampère Law et variables mesurables, le courant dans la bobine, le nombre de tours de bobinage et la longueur moyenne du noyau. La courbe de B-H d’un matériau peut estimer à partir des mesures du courant et l’intégrale de temps de tension dans l’ensemble de l’élément. Lorsque le nombre de tours et les dimensions des éléments sont également connues, ceux-ci peuvent être redimensionnées pour les quantités réelles. Maintenant, nous allons démontrer comment mesurer la perméabilité relative et calculer des courbes B-H.

Dans ces expériences, trois composants magnétiques sont mesurées, un petit inducteur avec un noyau en ferrite, un inducteur plus grand noir avec un nombre inconnu de tours et un transformateur de 60 Hz. Commencez par l’inducteur de petite dimensions comme indiqué et un nombre de virages sinueux de 75. Tout d’abord, mesurez inductance de la bobine à 120 et 1 000 Hz à l’aide d’un compteur LCR. Deuxièmement, construire le circuit comme indiqué, gardant le générateur de fonctions de sortie à 50 ohms et la BNC Connecteur câble déconnecté. Ensuite, connecter les sondes courants et tension différentielle et vérifiez qu’il n’y a aucune compensation. Affectez la sonde différentielle 120e pour la meilleure résolution. Enfin, mettre la sonde de courant à 100 millivolts par ampère sur la sonde et 1 x sur la portée. Et notez ces facteurs d’échelle pour les calculs ultérieurs. Régler la sortie de générateur de fonction à une forme d’onde de soto 1 000 Hz sinus avec un pic de 10 volts. Mesurer les VC et j’ai, connecter le générateur de fonction et vérifiez que toutes les connexions du circuit sont comme indiqué. Ensuite, enregistrer le courant mesuré et la tension. Enfin, changer le format d’affichage oscilloscope de yt à xy pour afficher la courbe de B-H. Réglez le canal un et les boutons de réglage vertical canal deux jusqu'à ce que la courbe s’adapte à l’écran de portée. Ensuite, stabiliser la courbe en définissant l’option persistent pour l’affichage. Et puis, prendre une capture d’écran de la courbe. Enfin, réglez la fréquence de générateur de fonction à 120 Hz et de reprendre la capture d’écran de la courbe B-H après avoir réglé les paramètres de la courbe au besoin. Enfin, débranchez l’appareil et retirez l’inducteur. Le reste du circuit de garder intact.

Pour déterminer le nombre de tours pour l’inducteur plus grande, nous allons tout d’abord mesurer sa courbe de B-H. Afin de simplifier les calculs, suppose que le cœur est un cœur tout-air. Tout d’abord, mesurez inductance de la bobine à 120 et 1 000 Hz à l’aide de la RLC. Ensuite, placez l’inductance dans le circuit RC. Mesurer la courbe de B-H pour l’inducteur plus gros à l’aide de la procédure décrite pour le petit inducteur. Observer et de consigner le courant mesuré et la tension. Afficher la courbe de B-H. Régler la fréquence de générateur de fonction à 120 Hz et ajuster les paramètres de la courbe, tel que requis.

Transformateurs monophasés sont constitués de deux enroulements couplées par un noyau magnétique. Ici, la courbe de B-H pour 60Hz transformateur est mesurée. En utilisant le RLC, mesurer l’inductance du bobinage à 120Hz côté 115 volts. Ensuite, monter le circuit en branchant AC1 et N de la transfo variable sur le côté primaire du transformateur à travers le circuit de protoboard à l’aide de câbles de banane. Ajuster les facteurs d’échelle et fonction des paramètres de générateur comme décrits précédemment. Avec le transfo variable à 90 pour cent, mesurer le courant et la tension. Puis, afficher et enregistrer la courbe de B-H.

Si le nombre de spires de la bobine, base de moyenne longueur et section transversale est connu, puis l’inductance de la bobine est mesurée directement, et on peut calculer la perméabilité relative. Par ailleurs, une courbe de B-H mesurée peut être utilisée pour déterminer la perméabilité relative d’un élément puis calcule le nombre de spires de la bobine. Dans la région linéaire de la courbe de B-H, on trouvera la perméabilité relative de la pente. À l’aide de perméabilité relative, et étant donné que les dimensions de l’inductance et la base sont connues, le nombre de tours peut être facilement calculé en utilisant la relation suivante.

Inductances et autres dispositifs électromagnétiques, comme les transformateurs, sont communs dans de nombreux systèmes électriques, électroniques et mécaniques. Le réseau électrique fournit de l’électricité aux consommateurs par la distribution d’électricité de haute tension sur de longues distances par l’intermédiaire de lignes de transmission. Des tensions élevées sont nécessaires sur de longues distances pour compenser les pertes d’énergie. Les transformateurs sont utilisés sur des lignes électriques à démissionner de la tension de transmission supérieure à des niveaux inférieurs, nécessaires dans les stations de distribution et de fourniture de l’utilisateur final. Transformateurs de transfert d’énergie par induction électromagnétique, permettant à l’étape contrôlée vers le bas des tensions alternatives. Ils sont généralement conçus avec pivots en acier en raison du point de saturation magnétique élevé de l’acier. L’aimant du stator induit un champ magnétique tournant dans le rotor entraînant le rotor à tourner. En effet, le stator est l’enroulement primaire d’un transformateur et la cage d’écureuil, l’enroulement secondaire. Moteurs à induction AC sont utilisés dans une grande variété d’applications. Le moteur se compose d’un aimant externe plaie stationnaire et le noyau ferromagnétique interne du rotor. En règle générale, un arrangement cylindrique de barres conductrices formant la cage d’écureuil.

Vous avez juste regardé Introduction de JoVE à la caractérisation de composants magnétiques. Vous devez maintenant comprendre comment, à mesure B-H, courbes d’inductances et de transformateurs, tout en identifiant inconnu conçoivent des facteurs tels que la perméabilité relative et tourner numéros. Merci de regarder.

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