铁磁质动态磁滞回线的测试

1、 铁磁质动态磁滞回线的测试1 实验目的1. 学会如何用示波器变相地测量非电压量的方法2. 了解用示波法测铁磁物质动态磁滞回线的基本原理3. 了解磁性材料的特性2 实验原理1. 铁磁质和磁滞在磁场的作用下，能发变化并能反过来影响磁场的媒质叫做磁介质，磁介质按其磁特性可分为铁磁质和非铁磁质（包括顺磁质和抗磁质）。工艺技术上广泛应用的磁性材料主要是铁磁性材料，铁，钴，镍及其许多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）都属于铁磁质。磁化性能（或磁化规律）是指M与B之间的依从关系。由于 也可以说磁化性能是指M与H的关系或与的关系。实验易于测量和，所以我们用实验来研究与的关系。（图）是一个典型的磁化曲线，表示磁化过

2、程中磁化强度与磁场的变化关系。 表示对于未磁化的样品施加磁场，随增加磁化强度不断增加，当增加到（称为饱和磁场强度）时磁化强度达到饱和强度MS，曲线称为起始磁化曲线。这条曲线的显著特点是它的非线性。达到饱和以后，再减小磁场，磁化强度并不是可逆地沿原始的磁化曲线下降，而是沿着图中变化，与起始磁化曲线并不重合在点磁场已减为零，但磁化强度并没有消失。比较曲线段与段可知，虽然减少时也随时减少，但是的减少“跟不上”的减少，这种现象叫做磁滞（磁性滞后），BR称为剩磁。当磁场沿相反方向增加-HC到时，磁化才变为零，HC称为矫顽力。继续增加反向磁场到-HS可以使磁化强度将完成如图所示的回线SRCSRCS，称为磁

3、滞回线，上面的磁滞回线是令H从饱和磁化强度HS出发得到的，实际上，从起始磁化曲线上的任一点(HM<HS)开始减少磁场强度，都可得到一个磁滞回线，对同一个铁磁质存在无数个磁滞回线，如图（）所示。但是如果从起始磁化曲线上值大于HS的一点（如图的点）出发，减小时，则磁化状态将先沿起始磁化曲线退到S然后沿磁滞回线上半段到S，再沿反向的起始磁化曲线到N，再沿同一曲线退回S，再沿磁滞回线下半段SS到S,最后回到N。可见SRCSRCS是最大的一条磁滞回线，称为饱和磁滞回线。当铁磁材料处在周期性交变磁场中，铁磁质周期地磁化，相应的磁滞回线称为交流磁滞回线，它最能反映在交变磁场作用下样品内部的磁状态变化过

4、程。磁滞回线所包围的面积表示在铁磁材料通过一磁化循环中所消耗的能量。叫做磁滞损耗。（磁滞损耗与铁磁质中由于涡流而出现的涡流损耗有所不同的起因，合起来叫做铁心损耗简称铁损。）铁损不但造成能量浪费，而且使铁习温度升高，导致变压器及电机中绝缘材料的老化，所以应该尽量减小。可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比，因此要减少磁滞损耗就应选用磁滞回线细窄的铁磁质。工程上把铁磁质分为软磁材料（软铁）和硬磁材料（硬铁）两大类。软磁材料磁滞回线细窄，矫顽力很小；硬磁材料恰恰相反（图）。软磁材料适于制造变压器和电机，硬磁材料适于制造永磁铁。 . 磁滞回线的测量，定标示波器只可采集电压信号，测量动态磁滞回线时，

5、必须将非电压量H和B转换成电压量才能显示出来。测定铁磁材料的磁滞回线常用的方法如下：先把待测样品制成环形，利用取样电阻和线圈的互感分别取得正比于H和B的电压信号，再分别送到示波器的X轴和Y轴，便可观察到磁滞回线。具体方法如下： （） 磁场强度的获取 示波器X轴输入电压为，所以电子束在X轴上的偏转跟磁化电流成正比，根据安培环路定律： 得 (8-1) 式中为待测样品初级线圈匝数，为铁芯的平均磁路。式（）表明，在交变磁场下，任一时刻，电子束在X轴偏转这正比于磁场强度H。（） 磁感应强度的获取铁磁质中的由电磁感应原理测量如（图）所示，由法拉第电磁感应定律可知，在副线圈中将产生感应电动势 （8-2）则

6、（8-3）式中为样品次级线圈的匝数；S为样品铁芯截面积。由式（）可知，只有对积分才能得到B值，为此我们采 用RC积分器处理后送入轴代表.所以有 (8-4)即电子束在Y轴偏转正比于磁场强度。（3） 对示波器X.Y轴分别进行定标H.B 为了从荧光屏上记下磁滞回线的值，求得他们的实际值，必须对示波器的X.Y轴分别按定标H.B。对x轴由式可得 (8-5)对Y轴，用标准互感器M取代被测样品。保持R1，R1和C不变，调节调压器，使示波器的垂直线段等于（图8-4）中+BS和-BS到的高度。互感器副边的感应电动势为 （8-6）积分得 （8-7）将式（8-7）代入得 对BS则有 (8-9)对回线的任一点的B的标

7、定也是同样的道理。三实验仪器和用具 交流磁滞回线测试仪、可调隔离变压器、示波器、标准互感器、交流电流表4 实验内容1. 显示和观察交流磁滞回线，交流退磁。 调好示波器，使光点调至荧光屏中心，调节示波器两通道的Y衰减的微调至校准位置，逐渐增大磁化电流，使磁滞回线上的B值能达到饱和。然后逐渐减少电流至零，这样实现交流退磁2. 测定饱和磁滞回线。（1） 测定若干B、H的值，并列表记录。（2） 对X、Y轴定标 对X轴定标：根据X轴坐标轴分度值SX,直接计算H轴的分度值SH,即将SX代入，即得对Y轴定标：用标准互感器M取代被测样品。记录下此时对应的初级线圈回路的电流I，在调节调压器，测得几组，根据公式计

8、算每组对应的B值，从而求得SB,再取几组平均得B轴度值。2. 测绘交流基本磁化曲线列表测量大小不同的各个磁滞回线的顶点，然后作图连成光滑的曲线。5 实验数据根据实验测得数据如下： 序号1234567891011X/格0.000.200.400.600.801.201.40.700.901.301.10Y/格0.000.601.401.621.781.832.01.651.711.901.81 根据数据得出的图象： F=92.2Hz CH1=20mv CH2=10V R1=10 R2=30K C=1uF （1） 根据实验测得数据如下：X/格Y/格1.4221.31.951.981.20.90.70.61.611.600.41.451.200.31.41.00.21.4-1.00.11.3-1.20-1.4-0.4-0.2-1.4-1-0.3-1.31-1.33-0.4-1.31-1.33-0.6-1.79-1.8根据测得的数据画出图形为X/格00.20.40.60.811.522.5345H00.240.480.720.961.211.792.412.983.574.765.95Y格00.020.040.070.120.20.60.91.21.41.61.8B00.380.751.321.913.770.1416.9522.58