Search the Community

1. Подготовка опыта. Для опыта по исследованию изменения индуктивности катушки внешним (чужим) полем подготовим: 1. Катушка намотанная проводом 0,8 мм. 2. Сердечник – болт с резьбой М16, длинной 15 см. 3. Неодимовый постоянный магнит. Рис. 1. Подготовка к опыту с изменением индуктивности катушки внешним полем постоянного магнита. 2. Измерения индуктивности прибором MY6243. Сопротивление катушки вместе с измерительным резистором 0,1 Ом равно 3,49 Ом. Диаметр моточного провода катушки 0,8 мм. Первый опыт проведём с катушкой без сердечника. Сначала измерим индуктивность катушки без сердечника прибором MY6243 Рис. 2. Измерение индуктивности катушки без сердечника прибором MY6243. Индуктивность катушки без сердечника 6,70 mH. 3. Метод измерения индуктивности при помощи экспоненциального переходного процесса. Далее, измерим индуктивность катушки при помощи экспоненциального переходного процесса. Для измерения и фиксации переходного процесса применим следующую схему: Рис. 3. Схема для записи в осциллограф процесса релаксации катушки с током. Осциллограф Rigol DS 1102 E. Когда замыкается тумблер SA1 происходит переходной процесс в цепи катушки L1. По затуханию экспоненты можно вычислить индуктивность катушки. L1. Тумблер SA1 замыкает блок питания GSV 1200, у которого есть защита от короткого замыкания, и он отключается. Последовательность действий при измерении: 1. Сначала катушка обесточена. 2. Тумблером SA1 подаём на катушку напряжение 15,87 Вольт. Всё закреплено и ничего не двигается. Включаем осциллограф в ждущем режиме на приём сигнала. Это начальное состояние. Через катушку проходит максимальный ток I max = 4,67 Ампера. 5.Тумблером SA1, замыкаем источник питания и запускаем переходной процесс в катушке. Получаем экспоненту. По затуханию экспоненты определяем индуктивность катушки. 6. Снимаем информацию с осциллографа на накопитель памяти. после этого, файлы могут быть просмотрены и обработаны на компьютере. Осциллограф создаёт файл с расширением BMP, который является изображением экрана осциллографа в момент измерения. Рис. 4. Изображение экрана осциллографа из файла с расширением BMP. Осциллограф создаёт файл с расширением CSV. Этот файл предназначен для построения таблицы данных, разделённых запятыми. Файл CSV загружаем в компьютер, после чего, можем проводить обработку числовых данных Рис. 5. Отображение опытных данных из файла CSV для 1-го канала, которые соответствуют измерению электрического тока. Для того, чтобы найти коэффициент затухания экспоненты, следует значения тока прологарифмировать в натуральных логарифмах по следующей формуле: Получим график Ln(I) на рисунке 5. Рис. 6. Значения тока катушки без сердечника в полулогарифмическом масштабе. Точками голубого цвета построена мат. модель, в виде прямой. Уравнение прямой имеет вид: L=3,49 / 440 = 7,93 mH. (1,5) Небольшая разница есть, при сравнении с данными измерителя индуктивности MY6243. 4. Методика опыта по изменению индуктивности внешним магнитным полем. Опыт будем проводить по следующему плану: 1. Сначала катушка обесточена. В ней закреплён сердечник, чтобы не двигался в момент включения. 2. Закрепляем неодимовый магнит на сердечнике в определённой полярности. 4. Тумблером SA1 подаём ток на катушку 4,67 Ампера при напряжении 15,87 Вольт. Всё закреплено и ничего не двигается. Включаем осциллограф в ждущем режиме на приём сигнала. Это начальное состояние. Здесь есть и максимальный ток в катушке, здесь и сердечник соединён с магнитом. 5.Тумблером SA1 запускаем переходной процесс в катушке. Получаем экспоненту. По затуханию экспоненты определяем индуктивность всей системы. 6. Снимаем информацию с осциллографа на накопитель памяти. после этого, файлы могут быть просмотрены и обработаны на компьютере. 5. Катушка с сердечником без магнита. Сразу представим результаты опыта, уравнение прямой и полученную индуктивность: Рис. 7. Значения тока катушки с сердечником, без неодиомового магнита, в полулогарифмическом масштабе. Белыми точками построена мат. модель, в виде прямой. Ln(I) = -97*t + Ln(3,7) (1,6) L = 35,98 mH. (1,7) Если измерить индуктивность катушки с сердечником прибором MY6243, то он покажет другое значение. См. рис. 8. Рис. 8. Измерение индуктивности катушки с сердечником. Прибор ошибается, и тому виной могут быть токи Фуко. 6. Катушка с сердечником с магнитом. Вариант 1. Расположим катушку, сердечник и магнит следующим образом, как показано на рис. 9. , и хорошо закрепим, чтобы не было механического движения при измерении. На катушке магнитные полюса отмечены изолентой. Красный цвет соответствует южному полюсу, белый – северному. Аналогично, соответственными цветами отмечены полюса постоянного магнита Рис. 9. Катушка с сердечником с магнитом. Первый вариант расположения полюсов катушки и магнита. Сразу представим результаты опыта, уравнение прямой и полученную индуктивность: Рис. 10. Значения тока катушки с сердечником, с неодимовым магнитом, вариант 1, в полулогарифмическом масштабе. Зелёными точками построена мат. модель, в виде прямой. Ln(I) = -97*t + Ln(4,0) (1,6) L = 35,98 mH. (1,7) Индуктивность не изменилась, и она такая же, как у катушки с сердечником без магнита. 7. Катушка с сердечником с магнитом. Вариант 2. Расположим катушку, сердечник и магнит следующим образом, как показано на рис. 11. , и хорошо закрепим, чтобы не было механического движения при измерении. Рис. 11. Катушка с сердечником с магнитом. Второй вариант расположения полюсов катушки и магнита. Сразу представим результаты опыта, уравнение прямой и полученную индуктивность: Рис. 12. Значения тока катушки с сердечником, с неодимовым магнитом, вариант 2, в полулогарифмическом масштабе. Синими точками построена мат. модель, в виде прямой. Ln(I) = -180*t + Ln(3,7) (1,6) L = 19,388 mH. (1,7) Индуктивность уменьшилась, благодаря полю постоянного магнита, при единственном варианте расположения полюсов магнита и катушки. Сделаем ещё два измерения прибором MY6243. Рис. 13. Рис. 14. Выводы: Индуктивность катушки с сердечником изменяется (уменьшается) только в одном случае, если полюс болта и полюс магнита противоположны. Индуктивность катушки в этом случае убывает ( в моём опыте - приблизительно в 2 раза). В другом случае, магнит не изменяет индуктивность катушки с сердечником. Это как-то можно объяснить? Современная электроника предлагает измерять индуктивность прибором MY6243, но этот прибор не создаёт магнитных полюсов в катушке и в сердечнике, при этом невозможно увидеть в каком варианте уменьшается индуктивность.

Есть необходимость замены одного провода n-го диаметра (за его неимением), на несколько проводов меньшего диаметра, если это возможно. Соленоид планируется многослойный. Можно ли так сделать? Как это скажется на его магнитных свойствах? Если можно так мотать, то как лучше укладывать провод? Просто параллельно мотать витки несколькими проводами? Или стоит скрутить их в "косичку"? В прошлом делалось так для вторичной обмотки трансформатора, всё работало. Но там был один слой. И всё-таки назначение устройства другое. Хотелось бы узнать как себя поведёт соленоид в такой ситуации. Важны сугубо магнитные свойства.

Когда-то задался целью найти простой способ измерения индуктивности катушек. И тут вдруг вспомнил университетский курс ТОЭ (теоретические основы электротехники), а именно: резонанс в параллельном колебательном контуре, характерный всплеском напряжения. Взяв этот фактор за основу и вспомнив формулу Томсона - зависимость трех составляющих: индуктивности (L), емкости (C) и частоты (f), сваял простенькую схему. Суть метода состоит в подборе резонансной частоты для собранного колебательного контура с известной (проверенной) емкостью конденсатора. Резонансная частота засекается любым мультиметром по пику напряжения на контуре. А зная частоту и емкость можно вычислить индуктивность. В качестве генератора частоты использовал звуковую карточку (ЗК) ПК и скачанную с интернета одну из многочисленных программ – генераторов. Для примера проведу парочку наглядных измерений. Опыт №1. Беру известные конденсатор 1,5uF и дроссель ДМ-0,6-50 мкГн. Собираю контур, подключаю блок к ЗК и мультиметру, запускаю генератор и прогоняю частоту в обратном порядке – начиная с 20 кГц в сторону уменьшения. Напряжение сразу начало возрастать и застыло на максимуме в пределах 18,85-18,65 кГц, откуда выбрал среднее значение – 18,75 кГц. Далее можно проводить расчеты вручную, можно ввести формулу в Excell, можно написать программку, а можно и воспользоваться многочисленными онлайн калькуляторами, что я и сделал, используя первый попавшийся сайт: http://coil32.ru/calc/jslcc.html Ввожу емкость, частоту и без малого получаю указанную на дросселе индуктивность. Опыт №2. Беру неизвестный дроссель на ферритовом сердечнике типа "гантелька" и конденсатор 1uF. Собираю схему, прогоняю частоту, вычисляю по предыдущей методе ее среднее значение - 10,45 кГц и снова загоняю данные в калькулятор, который выдал значение 232 мкГн. Меряю индуктивность недавно приобретенным тестером LCR-T4 и получаю результат (с учетом разрядности) 240 мкГн. Как видите, метод немного неудобный, заставляет подстраивать контур под ограниченные пределы частоты, но имеет право на жизнь. Насколько точно он меряет – вопрос философский, поскольку все в этом мире относительно. Лично меня в схемотехнике он не подводил и долгое время устраивал простотой и минимальными требованиями к ресурсной базе и измерительной аппаратуре. Следует также отметить, что данным методом можно измерять и емкость конденсаторов, используя катушки известной индуктивности.