מקור: עלי באזי, המחלקה להנדסת חשמל, אוניברסיטת קונטיקט, סטורים, CT.
מטרת הניסוי היא להשיג ניסיון מעשי עם רכיבים מגנטיים שונים מנקודות מבט עיצוביות וחומריות. ניסוי זה מכסה עקומות B-H של חומר מגנטי ועיצוב משרן באמצעות זיהוי גורמי עיצוב לא ידועים. עקומת B-H של יסוד מגנטי, כגון משרן או שנאי, היא מאפיין של החומר המגנטי היוצר את הליבה שסביבה נכרכים פיתולים. מאפיין זה מספק מידע על צפיפות השטף המגנטי שהליבה יכולה להתמודד איתו ביחס לזרם הזורם בפיתולים. הוא גם מספק מידע על גבולות לפני הליבה רווי מגנטית, כלומר כאשר דוחף זרם יותר דרך סליל מוביל לא זרימת שטף מגנטי נוסף.
ניתן לזהות את עקומת B-H באמצעות מעגל פשוט. באמצעות החוק של Ampere, עוצמת השטף המגנטי (H) היא פרופורציונלית לזרם בסליל; לדוגמה, עבור סליל N-turnיחיד הנושא זרם (i) עטוף סביב ליבה של אורך ממוצע (l) ואזור חתך(A),החוק של Ampere מניב,
(1)
כמו כן, המתח על פני סליל (v) יכול להיקבע על ידי קצב השטף של שינוי dφ / dt באמצעות החוק של פאראדיי. עבור אותו סליל שתואר בעבר,
(2)
צפיפות השטף(B)מוגדרת גם כ,
(3)
אשר יכול להיכתב כך,
(4)
לכן, כדי להעריך את עקומת B-H של חומר, אני ואת זמן אינטגרל של V ניתן להשתמש. שינוי קנה מידה בחזרה לכמויות B ו- H בפועל אפשרי כאשר N, l ו- A ידועים.
על מנת למדוד את זמן-אינטגרל של v, מעגל R-C פשוט במקביל ל סליל יכול לשמש (איור 1). חוצץ R-C צריך להיות R >> XC בתדר ההפעלה כך vR≈v. באמצעות הנחה זו, מדידת מתח הקבל vC נותן קירוב סביר של זמן אינטגרל של V מאז,
(5)
הסימן השלילי יעיל עבור ייצוג תחום זמן אבל צריך להיות ירד בעת התמודדות עם RMS וכמויות שיא, ולכן זה נפוץ להשתמש,
(6)
איור 1: מעגל בדיקה כדי לקבוע את עקומת B-H של משרן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
1. זיהוי חדירה יחסית
בצע את ההליך כדי למצוא את החמיצה היחסית של המשרן הקטן (ליבת פריט צהוב / לבן). ממדי הליבה מוצגים ב- Fig. 2, ומספר הפניות הוא N=75.
איור 2: מידות ליבת המשרן הקטנה יותר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
2. זיהוי מספר הפניות
המשרן השחור הגדול יותר (Bourns 1140-472K-RC) יש מספר לא ידוע של פניות. כדי לפשט את החישובים, להניח את הליבה להיות סולנואיד כל ליבת אוויר עם רדיוס של 1.5 ס"מ ואורך של 2.5 ס"מ. אם הנחה זו לא תילקח, הגיאומטריה של הליבה תצטרך להילקח בחשבון ותסבך את החישובים. עם זאת, הנחה זו עדיין סבירה בהתחשב בכך עם סולנואיד, שטף צריך לעבור באוויר משני צידי המכשיר והאוויר הוא מדיום נתיב השטף הדומיננטי.
עקומת 3.B-H של שנאי 60 הרץ
השנאי המשמש בהדגמה זו יורד 115 V RMS ל 24 V RMS, אך ניתן להשתמש בו רק לאפיון עקומת B-H בניסוי זה, ולכן נעשה שימוש רק במסופי RMS 120 V. מידות השנאי מוצגות בתג 3.
איור 3: מידות ליבת השנאי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: בדוק מעגל כדי לקבוע את עקומת B-H של שנאי 60 הרץ. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
על מנת למצוא את החדרות היחסית של חומר הליבה, ניתן להשתמש בשתי גישות. הגישה הראשונה היא להשתמש במד LCR, שבו השראתו (L) של סליל שנעשה עם מספר ידוע של פניות (N) נמדדת, ולאחר מכן ניתן לחשב את החמידות היחסית כדלקמן:
חוסר רצון של הליבה: (7)
החמיצות היחסית (μr) היא אפוא:
(8)
כאשר μo הוא חדור של ואקום, l הוא אורך הליבה הממוצע ב m, ו- A הוא אזור הליבה חתך ב m2.
לדוגמה, אם נעשה שימוש בליבת טורואידלית ברדיוס פנימי r1=1 ס"מ, רדיוס חיצוני r2=2 ס"מ, אזור חתך של 1 ס"מ2ומד LCR קורא 1 μH עבור 10 סיבובים ולאחר מכן:
l=2π( r2-r1) =2π ס"מ, ו- μr= 50,000.
השיטה השנייה משתמשת בעקומת B-H הנמדדת. באזור הליניארי, הנראה או משוער, ניתן למצוא את החדירות היחסית מהשיפוע (B = μrμoH) עבור כל תדר. כדי למצוא ערכי B ו- H, יש לבצע שינוי קנה מידה מתאים עבור גורמי בדיקה, רכיבי מעגל ומידות ליבה באמצעות מדידות קודמות.
בגישה דומה למציאת החמישות היחסית, ניתן למצוא את מספר הפניות אם החמיות היחסית אינה ידועה. זה יכול להיות מושגת על ידי מניפולציה המשוואות הקודמות כדי למצוא N.
עבור ferrites, μr הוא בסדר גודל של כמה אלפים, בעוד עבור סגסוגות פלדה ופלדה, μ r הוא בסדר גודל של עשרות או מאות.
למרות משרן והתקנים אלקטרו-מגנטיים אחרים (למשל,שנאים) נפוצים מאוד במערכות חשמליות, אלקטרוניות ומכאניות רבות, קניית משרים ליישום מסוים אינה טריוויאלית. גם כאשר נרכש משרן, ייתכן שעדיין יש מידע על חומר הממשי, מספר הפניות ופרטים אחרים. הבדיקות בניסוי זה שימושיות במיוחד עבור מהנדסים וטכנאים המתכננים לבנות משרן משלהם או לאפיין את אלה מחוץ למדף. זה נפוץ עם יישומי אלקטרוניקה כוח(למשל,ממירי DC / DC) כמו גם יישומי כונן מנוע חשמלי(למשל,משרן מסנן AC) שבו מידע נוסף רצוי על המשרן ביד.
Skip to...
Videos from this collection:
Now Playing
Electrical Engineering
15.1K Views
Electrical Engineering
144.7K Views
Electrical Engineering
12.4K Views
Electrical Engineering
57.1K Views
Electrical Engineering
21.2K Views
Electrical Engineering
13.3K Views
Electrical Engineering
20.2K Views
Electrical Engineering
23.5K Views
Electrical Engineering
17.5K Views
Electrical Engineering
18.0K Views
Electrical Engineering
23.4K Views
Electrical Engineering
11.6K Views
Electrical Engineering
7.0K Views
Electrical Engineering
21.6K Views
Electrical Engineering
14.3K Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved