Рис. зло. Схемы мостов, применяемых для испытаний магнитных материалов на повышенных и высоких частотах

ДОМ измеряют. Втах, 11, Р. В ПОЛЯХ напряженностью 1-5000 А/м,

а также зависимости: Втах=/(Ятах) ; Вшах = Р {Нт); Втах=(Я);

Вш=Р{Ншах); Bm=F{Hm); Вт-Р(Щ. Метод, биений служит для определения 3i. Пределы измеряемых величин и допустимые погрешности измерений регламентированы ГОСТ 12635-67.

В связи с широким применением магнитомягких сплавов тонкого проката (ГОСТ 10160-75) толщиной 0,1 мм и меньше в устройствах, работающих на повышенных и высоких частотах, разработана методика определения магнитных параметров этих материалов в диапазоне частот от 10 до 1000 кГц МИ 178-79. В качестве основного метода испытаний в ней рекомендован мостовой метод как наиболее точный.

На частотах 1-200 МГц предусматриваются измерения только в слабых магнитных полях с напряженностью, равной или меньшей 0,1 от значения коэрцитивной силы, параметров: рнач, tg6, Pl и зависимостей: pHa4=F(f). tge=f (f).

Рассмотрим особенности испытаний в двух указанных частотных диапазонах.

Испытания в диапазоне частот 10 кГц- 1 МГц. Для испытаний применяют .кольцевые образцы. Обмотки, наматываемые на образец, при частотах свыше 300 кГц выполняют из многожильного провода (литпендрата), чтобы изменение сопротивления обмоток при изменении частоты было незначительным. Разрешается применение одновиткового намагничивания и использование высокочастотных параметров (см. далее). Время выдержки образцов после размагничивания до начала измерений: ферритов - Mn-Zn - 24 ч, Ni-Zn - 3 ч; магнитодиэлектриков - на основе альсифера - 10 мин, на основе карбонильного железа выдержка не требуется. Измерения должны производиться при температуре 25°С. Если это условие нарушается и температурные коэффициенты материала р1 и Р2 больше 0,1-10-2 град-1, g результаты измерений р и tg6 надо вводить поправки.

При испытаниях мостовым методом стандарт допускает применение мостовых установок, изготовленных по любым схемам, обеспечивающим требуемые точность и пределы измерения магнитных параметров.

На рис. 3.10. приведены схемы мостов, применяемых в установках для испытаний магнитных материалов при повышенных и высоких частотах: а - резонансный мост - применен в установке УИМ-2 (уравнения равновесия Lx=\l((лС); Гх=г-)\ б -мост

со взаимной индуктивностью - применен ов установке УВИМ-1 (уравнения равновесия Мх=С1Г2Гз; tg6=:coC3r3).

Определение приведенных параметров мостовым методом сводится К измерению -индуктивности Lx (или взаимной индуктивности Мх при использовании моста со взаимной индуктивностью) и сопротивления Гх обмотки испытуемого образца с последующим расчетом по формулам:

ч JtL ..Dec

v--тг; (3.32)

igi"/v-(3.33) п=/-;-г;, " (3.34)

где Lx и Гх - соответственно индуктивность и сопротивление обмотки с образцом с учетом поправки на собственную емкость Сь обмотки; Гп - сопротивление потерь; Го - активное сопротивление обмотки, измеренное при постоянном токе, с учетом поправки на влияние поверхностного эффекта при заданной частоте.

Остальные обозначения соответствуют принятым ранее [см. формулы (3.10) -(3.12)].

Необходимую для ©ведения поправки собственную емкость обмотки, если магнитная проницаемость образца не зависит от частоты, определяют путем измерения индуктивностей Li и L2 при двух частотах coi и сог (при которых магнитная проницаемость постоянна) и одной и той же силе тока в обмотке образца и подсчитывают по формуле

С,- . . (3.35)

Если магнитная проницаемость материала изменяется с изменением частоты, то собственную емкость определяют путем нанесения такой же обмотки, как на испытуемом образце, на сердечник тех же размеров из неферромагнитного и неметаллического материала. Измерения индуктивности производят также при двух частотах и собственную емкость подсчитывают по формуле (3.35).

Индуктивность

:;=:,(l-oi.CJ. (з.з5)

При подсчете сопротивления потерь г„ необходимо учитывать влияние собственной емкости обмотки Сь и поверхностного эффекта. С учетом этих поправок выражение для г„ можно представить ib Виде

Г,=Г;-Г = Г,(1-2со2:,С)-/Са>Го, (3.37)

где Ка> - поправочный коэффициент на влияние поверхностного эффекта, который зависит от частоты намагничивающего тока и марки провода и определяется по номограммам (ГОСТ 12635-67).

Удельные потери в материале подсчитывают по формуле

P=PrJm, (3.38)

где / - действующее значение тока в обмотке; т -масса образца.

Чтобы измерительный прибор не влиял на работу мостовой схемы, ток / находят с помощью термоэлектрического амперметра (см. § 3.1) или путем измерения вольтметром падения напряжения на безреактивном сопротивлении.

Для определения коэффициентов потерь бг, бв, бд используют метод, основанный на том, что в области слабых полей существует

линейная зависимость между тангенсом угла потерь и напряженностью магнитного поля, а также между тангенсом угла потерь и частотой [см. формулу (2.1)].

Для разделения составляющих потерь необходимо определить тангенс угла потерь при нескольких 1астотад и при нескольких значениях напряженности магнитного поля. Представив полученные значения в виде графика 1дб=ф(Я)у=:соп81 (рис. 3..11), увидим, что:

1) изменение тангенса угла потерь при изменении частоты на 1 Гц и постоянном значении напряженности поля представляет собой коэффициент потерь на вихревые токи бв;

2) изменение тангенса угла потерь за счет изменения напряженности поля на единицу при постоянной частоте характеризует коэффициент потерь на гистерезис бг;

3) отрезок OA, полученный при пересечении оси tg6 прямой, соответствующей tg6 при f=0 (прямую получают экстраполяцией), равен коэффициенту дополнительных потерь бд.

Температурные коэффициенты 3i и (Зг определяют по изменению индуктивности и сопротивления образца с намагничивающим устройством при изменении температуры. Для определения 3i 0,5-10-3 град- 322-10-3 град- можно применять мостовые схемы в сочетании с термокриостатами; для определения 3i = = (0,02-0,05)10-3 град- применяют метод биений*.

Резонансный метод, как указывалось (см. § 3.1), заключается в измерении с помощью измерителя добротности (куметра) индуктивности Lj; и добротности Qx намагничивающего устройства с кольцевым сердечником из испытуемого магнитного материала и последующем подсчете магнитных параметров по соответствующим формулам.

Рис. 3.11. Графический метод определения коэффициентов потерь

Метод биений не рассматривается, так как он применяется редко.