Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Исследование магнитных свойств ферритов





 

Цель работы

Изучение полевой и частотной зависимости магнитной проницаемости марганец-цинковых ферритов.

2. Основные теоретические положения

Ферримагнетиками называются вещества, в которых магнитные моменты атомов выстраиваются антипараллельно друг другу, причем величины этих магнитных моментов имеют различные значения, благодаря чему результирующая намагниченность может быть большой (­¯­¯­¯).

К ферримагнетикам относятся ферриты. Наиболее распространенными являются соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов,

 
 

 


Рис.1. Зависимость магнитной проницаемости ферритов от напряженности магнитного поля на различных частотах

 

структурная формула таких соединений: МеО × Fe2O3, где Ме - двухвалентный металл (Fe, Ni, Mn, Zn, Co, Cu и др.).

Магнитные параметры ферритов (магнитная проницаемость m, индукция насыщения Внас) в постоянных и низкочастотных полях ниже соответствующих параметров металлических магнитных материалов. Зависимость магнитной проницаемости ферритов от напряженности магнитного поля на различных частотах представлена на рис.1

Удельное электрическое сопротивление большинства ферритов в 106 - 1011 раз превышает удельное сопротивление металлических ферромагнетиков, что обеспечивает безусловные преимущества ферритов при работе в высокочастотном диапазоне. Вследствие этого вихревые токи в ферритах при воздействии на них переменных магнитных полей очень малы, и ферриты применяются в качестве магнитных материалов при частотах до сотен мегагерц.

Для ферримагнетиков, как и для ферромагнетиков, характерно наличие доменной структуры, и их магнитные свойства тесно связаны со строением кристаллических решеток. Так, препятствиями, мешающими свободному перемещению доменных границ при воздействии на феррит слабого магнитного поля, являются микроскопические поры, примесные включения, участки с дефектной кристаллической структурой. Устранение этих структурных барьеров позволяет существенно повысить магнитную проницаемость материала.

Большое влияние на значение начальной магнитной проницаемости оказывает размер кристаллических зерен. Марганец-цинковые ферриты с крупнозернистой структурой могут обладать начальной магнитной проницаемостью до 20000. Это значение близко величине начальной магнитной проницаемости для лучших марок пермаллоя.

Инерционность смещения доменных границ, проявляющаяся при высоких частотах приводит не только к росту магнитных потерь, но и к снижению магнитной проницаемости m. Частоту fгр, при которой начальная магнитная проницаемость уменьшается до 0,7 от ее значения в постоянном магнитном поле, называют граничной.

Принята следующая маркировка ферритов: первыми цифрами указывается значение начальной магнитной проницаемости mнач, затем буква, обозначающая частотный диапазон применения (Н - низкочастотные, В - высокочастотные), далее следуют буквы, обозначающие состав: М - марганец-цинковые ферриты (MnO-ZnO-Fe2O3), Н - никель-цинковые ферриты (NiO-ZnO- Fe2O3). Марганец-цинковые ферриты имеют сравнительно малое значение удельного электрического сопротивления (r~0,01-10 Ом м) и применяются на частотах до 1 МГц; никель-цинковые ферриты имеют r~104 Ом м, применяются и как низкочастотные, и как высокочастотные (до 100 МГц).

Постановка задачи

Измерения производятся на катушках индуктивности с сердечниками кольцевой формы из феррита марок 1000 HM, 2000 HM, 3000 HM, соответственно, и размерами D x d x h, где D – наружный диаметр, d – внутренний диаметр, h – высота сердечника. Цифра в марках ферритов обозначает величину начальной магнитной проницаемости при низких частотах; первая Н – "низкочастотный"; вторая буква указывает состав феррита: М – в состав входит оксид марганца, Н – оксид никеля.

Для определения полевой зависимости магнитной проницаемости m установить на генераторе частоту сигнала 10кГц. Подключить измеряемый образец (см. табл. 1). Регулируя величину выходного напряжения генератора, установить одно из требуемых значений UR. Измерить величину входного сигнала Uвх, полученные экспериментальные данные занести в табл. 1. Аналогичным образом проводить измерения для образца № 2 и № 3. Измерения проводить при следующих значениях UR: 0,01; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0 В.

Таблица 1

Переключатель S1
положение 6 1000 НМ положение 5 2000 НМ положение 4 3000 НМ
UR, В Uвх, В Hm, A/м m Bm, Тл UR, В Uвх, В Hm, A/м m Bm, Тл UR, В Uвх, В Hm, A/м m Bm, Тл
                             

 

При изучении частотной зависимости магнитной проницаемости m измерения производятся при следующих значениях частоты: 100; 150; 200; 400; 600; 800; 1000; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000 кГц.

На каждой частоте сигнала установить напряжение UR = 0,015 В и измерьте значение входного напряжения Uвх. Данные занести в табл.2. Аналогичные измерения провести для двух других образцов.

Таблица 2

Переключатель S1
положение 3 1000НМ, UR = 0,015 В положение 2 2000НМ, UR = 0,015 В положение 1 3000НМ, UR = 0,015 В
f, кГц Uвх, В m f, кГц Uвх, В m f, кГц Uвх, В m
                 

 

Последовательность расчета

Необходимые для расчетов размеры исследуемых образцов и число витков W приведены в табл. 3.

Амплитудное значение напряженности магнитного поля в сердечнике катушки индуктивности определяется значением:

, (1)

где I = UR /R0 (R0 = 51Ом), I – ток в цепи.

Таблица 3

Проводимое исследование m = f (x) Марка материала Размеры образца, D x d x h мм Число витков обмотки W
Полевая зависимость m = f (Hm) 1000 НМ 2000 НМ 3000 НМ 10 x 6 x 3 10 x 6 x 3 10 x 6 x 3  
Частотная зависимость m = f (f) 1000 НМ 2000 НМ 3000 НМ 10 x 6 x 3 10 x 6 x 3 10 x 6 x 3  

 

Длина магнитной линии, проходящей по среднему радиусу сердечника,

определяется по формуле

. (2)

Магнитная проницаемость кольцевого сердечника рассчитывается как

, (3)

где m0 = 4 p 10-7 Гн/м – магнитная постоянная;

- площадь поперечного сечения сердечника;

 

- индуктивность исследуемой катушки;

- падение напряжения на индуктивности.

Амплитудное значение магнитной индукции определяется:

Bm = m0 m Hm (4)

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Результаты определения полевой и частотной зависимостей магнитной проницаемости m (табл. 1 и 2).

3. Графики зависимостей m = f (Hm), Bm = f (Hm), m = f (lg f).

4. Выводы по работе.

4. Блок контроля освоения дисциплины

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Блок контроля освоения дисциплины включает:

Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению.

Контрольная работа состоит из трех задач. Порядок выбора конкретных вариантов задания указан в разделе «Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению».







Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.