Современная электроника №3/2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2021 1. Метод электронно-лучевой труб- ки (ЭЛТ) основан на зависимости угла отклонения потока электронов от теку- щего значения магнитной индукции. В схеме на рисунке 3 на вход кату- шек вертикального и горизонталь- ного отклонения подаётся синусои- дальный сигнал некоторой частоты. В отсутствие магнитного материала внутри катушек вертикального откло- нения на экране ЭЛТ будет наблюдать- ся прямая линия с углом наклона в 45° относительно горизонтали, что соот- ветствует отсутствию фазового сдви- га между токами, протекающими в катушках вертикального и горизон- тального отклонения. Если теперь внутрь катушек вертикального откло- нения поместить образцы магнитно- го материала (ММ), то на экране ЭЛТ будет прорисована ПГ, соответствую- щая текущему режиму его намагничи- вания. Описанный метод получения ПГ является классическим, но имеет ряд недостатков, ограничивающих его использование. Магнитная цепь, обра- зованная катушками вертикально- го отклонения с помещённым внутрь ММ, является неоднородной, ввиду чего на основе полученной ПГ нель- зя непосредственно определить фор- му кривой Столетова для исследуемо- го магнитного материала. С учётом того, что силовые линии магнитного поля проходят большей частью в сре- де с μ = 1, расчёт эффективного зна- чения магнитной проницаемости для упомянутой магнитной цепи является нетривиальной задачей, решение кото- рой требует использования числен- ных методов. Ещё одно ограничение в контексте задачи экспериментально- го определения магнитных характери- стик МП обусловлено тем, что форма магнитопроводов, обычно предпола- гающая замкнутость силовых линий, мало приспособлена для помещения в катушки отклоняющей системы, а деформацию МП, например разги- бание их П-образных секций, допу- скать нельзя. Таким образом, рассмотренный спо- соб построения ПГ малоприменим для определения магнитных свойств МП. 2. Метод прямого измерения маг- нитной индукции может быть реали- зован с использованием малогабарит- ных пассивных и активных датчиков Холла (ДХ) измерительного класса. Схе- ма измерений приведена на рисунке 4. В ней МП обычно имеет два зазора, в один из которых вводится ДХ, ори- ентированный таким образом, что- бы его магнитная ось совпадала с век- тором индукции в магнитной цепи. Для намагничивания МП использует- ся выполненная на нём обмотка, через которую пропускается синусоидаль- ный ток, описываемый временной функцией i ( t ). При этом в произволь- ный момент времени напряжённость магнитного поля H ( t ) и напряжение на выходе ДХ U ДХ ( t ) пропорциональны i ( t ) и B ( t ) соответственно, причём функ- ция B ( t ) описывает зависимость маг- нитной индукции от времени. В каче- стве средства визуализации процесса перемагничивания МП в схему измере- ний включён осциллограф, работаю- щий в XY-режиме, на его каналы пода- ются напряжение U R ( t ) с резистора R , включённого последовательно с обмот- кой, и напряжение U ДХ ( t ). Для получения зависимости B * ( H ) применяют линей- ное масштабирование построенных ПГ, коэффициенты которого определяют- ся элементами измерительной установ- ки. Цепи подачи сигналов на каналы осциллографа должны быть выполне- ны экранированными проводами или коаксиальными кабелями для сниже- ния аддитивных помех в выходном сиг- нале ДХ. Важно подчеркнуть, что зависимость B * ( H ), полученная экспериментально с использованием схемы на рисунке 3, будет отличаться от аналогичной для случая, когда МП не имеет зазоров. Наличие зазоров приводит к увели- чению магнитного сопротивления и такому перераспределению поля в маг- нитной цепи, при котором насыщение достигается при значительно большей магнитодвижущей силе. Данный приём широко применяется при проектирова- нии трансформаторов большой мощ- ности [3], позволяя снизить значение μ эфф . Таким образом, зависимость B * ( H ) будет соответствовать функции μ эфф ( H ), а не μ( Н ) во введённых ранее обозна- чениях. Для получения функции μ( Н ) рассмо- тримМП с зазоромшириной l з << l , где Рис. 3. Схема установки для построения ПГ методом ЭЛТ Рис. 4. Схема установки для построения ПГ методом прямого измерения магнитной индукции