ГОСТ 12635-67

ГОСТ 12635–67 Матеріали магнітно-м'які високочастотні. Методи випробувань у діапазоні частот від 10 кГц до 1 МГц

ГОСТ 12635-67

Група П99
__________________________________________
* У покажчику «Національні стандарти» 2008 р.
група В89. - Примітка виробника бази даних.

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СРСР

МАТЕРІАЛИ МАГНІТНОМ'ЯКІ ВИСОКОЧАСТОТНІ

Методи випробувань у діапазоні частот від 10 кГц до 1 МГц

High frequency magnet malleable materials.
Testing methods at the range from 10 kc/s to 1 mс

Дата введення 1969-01-01

ЗАТВЕРДЖЕНИЙ Комітетом стандартів, заходів та вимірювальних приладів при Раді Міністрів СРСР 16/II 1967 р.


Цей стандарт поширюється на високочастотні магнітно-м'які матеріали-магнітодіелектрики (на основі карбонільного заліза та альсиферів) та ферити і встановлює методи визначення їх магнітних характеристик при намагнічуванні змінним періодичним магнітним полем в діапазоні частот від 10 кГц до 1 МГц.

Стандарт не встановлює методів випробувань феритів з прямокутною петлею гістерези, а також методів випробувань в імпульсному режимі.

Встановлюються такі методи визначення магнітних характеристик:

бруківка,

резонансний,

індукційний,

метод биття (тільки визначення температурного коефіцієнта магнітної проникності).

Характеристики кожного методу наведені у таблиці, а перелік буквених позначень у формулах таблиці – у додатку 1.

Вибір методу визначення магнітних характеристик передбачається у стандартах та технічній документації на магнітно-м'які матеріали.

Усі величини при підстановці у формули цього стандарту мають бути виражені в одиницях Міжнародної системи згідно з ГОСТ 9867–61 .

1. ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

1.1. Відбір та підготовка зразків до випробувань.

1.1.1. Зразки для випробувань щодо характеристик феромагнітних матеріалів повинні мати кільцеву форму. Розміри кілець повинні відповідати чутливості вимірювальної апаратури.

1.1.2. Перед нанесенням обмотки на кільця їх діаметр та товщина повинні бути виміряні з похибкою виміру не більше ±0,1 мм. При визначенні питомих втрат зразок, крім того, може бути зважений з похибкою трохи більше ±0,5%.

1.1.3. За розмірами зразків підраховують гармонійний та середній діаметри та площа поперечного перерізу за формулами:

, (1)

, (2)

а) для зразків прямокутного перерізу:

, (3)

б) для зразків із сердечниками з альсиферів, форма яких зображена на рис.1:

. (4)

чорт.1. Форма зразка із сердечниками з альсиферів

Форма зразка із сердечниками з альсиферів

Чорт.1


Характеристика методів випробувань

________________
* При багатовитковому намагнічуванні.

** Залежить від типу вимірювача, частоти та зразка.


Підрахунок магнітних характеристик виробляють за гармонічним діаметром . Залежно від необхідної точності вимірювань та радіальної товщини зразка, що характеризується відношенням , гармонічний діаметр може бути замінений середнім . Графік залежності відношення середнього діаметра до гармонійного різних відносин зовнішнього діаметра до внутрішнього наведено на черт.2.

Чорт.2. Графік залежності відношення середнього діаметра до гармонійного від відношення діаметрів зразків

Графік залежності відношення середнього діаметра до гармонійного від відношення діаметрів зразків

Чорт.2

Відносну похибку визначення середнього та гармонійного діаметрів зразка підраховують за формулами:

, (5)

. (6)

1.1.4. Відносну похибку визначення площі поперечного перерізу зразка підраховують за формулами:

а) для зразків прямокутного перерізу:

, (7)

б) для зразків, форма яких зображена на рис.1:

. (8)

Якщо розміри зразків відповідають розмірам, наведеним у ГОСТ 8763-58 , то при вимірі , і з похибкою, що не перевищує 0,1 мм, найбільша відносна похибка визначення лежить у межах від 0,2 до 1%, - від 1 до 3%, а - Від 2 до 7%.

1.1.5. Вибір марки проводу для обмотки, що намотується на зразок, залежить від виду визначається характеристики (магнітна проникність, кут втрат, температурний коефіцієнт магнітної проникності тощо ) і типу матеріалу, що випробовується. При визначенні тангенса кута втрат і коефіцієнтів втрат сердечників з карбонільного заліза, альсиферів і феритів з низькою магнітною проникністю, що володіють малими втратами при частотах понад 300 кгц, для того щоб опір обмотки зразка незначно змінювався зі зміною частоти ) марок ЛЕШО 12х0,07 та ЛЕШО 21х0,05. При частотах до 300 кГц обмотку допускається виконувати одножильним мідним дротом діаметром не більше 0,25 мм.

Примітка. При багатовитковому намагнічуванні, щоб уникнути псування ізоляції обмотки на зразок після вимірювання його геометричних розмірів і зважування, наносять шар ізоляційного матеріалу (фторопластову стрічку, конденсаторний папір) товщиною близько 0,1 мм, а поверх цього шару - обмотку з потрібним числом витків.

1.1.6. Перед випробуваннями зразок піддають розмагнічування через обмотку, що живиться струмом частотою 50 гц з амплітудою, що поступово зменшується. Початкова амплітуда поля, що розмагнічує, повинна перевищувати коерцитивну силу матеріалу не менше ніж у 50 разів. Мінімальна амплітуда поля, що розмагнічує, не повинна перевищувати найменшого значення напруженості поля, при якій проводять вимірювання магнітних характеристик.

Час витримки зразків після розмагнічування на початок вимірювань магнітних характеристик встановлюють залежно від виду матеріалу та його магнітної проникності. Магнітодіелектрики на основі карбонильного заліза витримці після розмагнічування не піддають, для альсиферів час витримки має бути 10 хв. Для марганець-цинкових феритів марки НМ час витримки має бути 24 год, для нікель-цинкових феритів марки ПН – не менше 3 год.

В особливо відповідальних випадках вимірювань рекомендується розмагнічувати ферити марок: 150ВЧ, 100ВЧ, 50ВЧ2, 30ВЧ2 та 20ВЧ нагріванням до температури вище точки Кюрі.

1.2. Умови вимірювань та апаратура.

1.2.1. Випробування зразків проводять при температурі навколишнього повітря 298±10 °К (25±10 °С), відносній вологості повітря до 80% та атмосферному тиску 100000±4000 н/м (750±30 мм рт.ст.).

При визначенні магнітних характеристик матеріалів, що мають температурні коефіцієнти і понад 1·10 1/град, необхідно вносити поправки, обчислені за формулами:

, (9)

, (10)

де і - Характеристики матеріалу, визначені при температурі 25 °C.

1.2.2. Для випробувань магнітно-м'яких матеріалів в діапазоні частот від 10 кГц до 1 МГц використовується наступна вимірювальна апаратура:

а) мости (додаток 2);

б) вимірники добротності;

в) амперметри, міліамперметри та мікроамперметри (додаток 3);

г) вольтметри та мілівольтметри (додаток 4).

1.2.3. Як вимірювальна апаратура для вимірювання характеристик магнітно-м'яких матеріалів мостовим методом допускається використання мостових установок, виготовлених за будь-якими схемами або зібраних з окремих елементів, але що забезпечують можливість проводити вимірювання величин, зазначених у таблиці.

2. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ МАГНІТНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1. Мостовий метод

2.1.1. При мостовому методі визначення перелічених у таблиці характеристик вимірюють індуктивність або взаємну індуктивність та опір намагнічувального пристрою з кільцевим сердечником з феромагнітного матеріалу, що випробовується, і підраховують магнітні характеристики за відповідними формулами.

2.1.2. Для намагнічування застосовують багатовиткову обмотку. Число витків багатовиткової обмотки вибирають залежно від марки матеріалу, що випробовується, розмірів зразка, необхідної напруженості магнітного поля і меж вимірювання апаратури для визначення індуктивності за формулою:

, (11)

де - Індуктивність обмотки із зразком.

2.1.3. При випробуваннях зразків на мосту взаємної індуктивності на зразок мають бути нанесені дві обмотки, що виконуються подвійним проводом. Підрахунок числа подвійних витків виробляють за формулою:

, (12)

де - Взаємна індуктивність між обмотками зразка (вибирається в залежності від меж апаратури для вимірювання взаємної індуктивності).

2.1.4. При проведенні випробувань обмотку або пристрій, що намагнічує, випробуваного зразка приєднують до мосту і врівноважують його за допомогою регульованих елементів при заданих нормативними документами на відповідний феромагнітний матеріал значеннях напруженості магнітного поля і частоти. З рівнянь рівноваги моста визначають індуктивність або взаємну індуктивність між обмотками зразка та опір зразка. Після запровадження необхідних поправок підраховують магнітну проникність і тангенс кута втрат матеріалу зразка.

2.1.5. Коефіцієнт втрат на гістерезис визначають вимірюванням тангенса кута втрат при двох-трьох значеннях напруженості магнітного поля та при одній частоті в області лінійної залежності тангенсу кута втрат від напруженості магнітного поля.

2.1.6. Коефіцієнт частотних втрат (у тому числі на вихрові струми) визначають вимірюванням тангенса кута втрат при двох-трьох частотах і при тому самому значенні напруженості магнітного поля в області лінійної залежності тангенса кута втрат від частоти.

Рекомендується для зразків із карбонільного заліза проводити випробування в діапазоні частот від 100 кГц до 1 МГц; для зразків з альсиферу - від 100 до 300 кгц.

2.1.7. Коефіцієнт додаткових втрат 1·10 визначають як різницю між тангенсом кута втрат матеріалу та сумою тангенсів кута втрат на гістерезис та частотних.

2.1.8. Коефіцієнт додаткових втрат матеріалів із малим його значенням (порядку 1·10 ) визначають за допомогою моста за схемою із взаємною індуктивністю, вимірюючи тангенс кута втрат зразка на двох частотах при тому самому значенні напруженості магнітного поля, і на підставі цих двох вимірювань визначають складову тангенса кута втрат, що не залежить від частоти. Віднімаючи з отриманої величини , обумовлений втратами на гістерезис, визначають коефіцієнт додаткових втрат

2.1.9. Оборотну магнітну проникність визначають, наносячи на зразок додаткову обмотку намагнічування постійним струмом, з якою послідовно включають регулювальні реостати, амперметр для вимірювання сили постійного струму , дросель та джерело живлення.

Число витків обмотки підраховують за формулою:

. (13)

2.1.10. Питомі втрати матеріалу визначають на підставі вимірювання опору втрат зразка за допомогою моста і вимірювання сили струму в обмотці, що намагнічує, зразка.

2.1.11. Температурні коефіцієнти магнітної проникності та тангенсу кута втрат визначають зі зміни індуктивності і опору зразка з пристроєм, що намагнічує при зміні його температури. Для визначення 0,5 · 10 1/град та 2·10 1/град можна використовувати будь-яку бруківку для вимірювання індуктивності та опору з похибкою не вище 1% і термокріостат, що дозволяє створювати певну температуру в заданому інтервалі з похибкою не більше 0,5 град. Для визначення (0,02-0,5) · 10 1/град слід застосовувати метод биття, описаний нижче

е.

2.1.12. Напруженість магнітного поля в кільцевому зразку, що випробовується, підраховують за формулами:

(14)

або

,

де — амплітудне значення струму, що намагнічує, в обмотці зразка.

При синусоїдальній формі кривої струму 1,41 .

Для сердечників із ставленням від 1,4 до 2,5 відмінність у значеннях напруженості поля, підрахованих за гармонійним та середнім діаметрами, становить від 1 до 7%.

2.1.13. Силу струму вимірюють за допомогою амперметра (міллі- або мікроамперметра) або визначають шляхом вимірювання вольтметром (мілівольтметром) падіння напруги на безреактивному опорі. Як безреактивний опір слід взяти таке, реактивна складова якого не перевищує 10% від повного опору. При цьому параметри вимірювального пристрою не повинні впливати на умови рівноваги моста.

Наявність власної ємності обмотки зразка та активна складова струму, обумовлена втратами у зразку, вносять похибку та визначення струму, що намагнічує, в обмотці. Тому значення струму, що намагнічує, в обмотці слід обчислювати за такою формулою:

. (15)

2.1.14. Власну ємність, якщо магнітна проникність зразка не залежить від частоти, визначають шляхом вимірювання індуктивності на двох частотах (при яких магнітна проникність постійна) і одній і тій же силі струму в обмотці зразка і підраховують за формулою:

. (16)

Якщо магнітна проникність матеріалу змінюється з частотою, то власну ємність визначають шляхом нанесення такої ж обмотки, як на зразку, що випробовується, на сердечник тих же розмірів з неферомагнітного і неметалічного матеріалу. Вимірювання індуктивності роблять також на двох частотах і власну ємність підраховують за формулою 16.

2.1.15. Найбільшу відносну похибку визначення підраховують за формулою:

. (17)

При вимірі струму приладами класу 0,5; 1,0; 1,5 похибка лежить у межах від 2 до 6%.

2.1.16. Підрахунок дійсної складової відносної магнітної проникності матеріалу кільцевого зразка виробляють за формулами:

(18)

або

(19)

(20)

або

, (21)

де - Індуктивність (з урахуванням виправлення на власну ємність) обмотки із зразком.

Індуктивність знаходять за формулою:

. (22)

2.1.17. Найбільшу відносну похибку визначення магнітної проникності знаходять за такою формулою:

. (23)

Похибка визначення включає похибку вимірювання індуктивності , обумовлену похибкою вимірювальної апаратури, та похибка поправки за рахунок впливу власної ємності обмотки.

Для зразків, проникність яких у області частот не залежить від частоти, при вимірюванні індуктивності з похибкою не більше 0,5% і частоти 0,05% (формула 16) похибка визначення власної ємності обмотки становить не більше 10%. Інакше ця похибка може зрости приблизно 20%.

Щоб найбільша відносна похибка визначення магнітної проникності не перевищила 5%, похибка вимірювання індуктивності повинна бути менше 1% і зовнішній діаметр зразків, що випробовуються, повинен бути не менше 24 мм.

2.1.18. Похибка визначення магнітної проникності збільшується за рахунок похибки визначення напруженості поля до значень у випадках, коли магнітна проникність матеріалу залежить від напруженості магнітного поля та підраховується за формулою:

. (24)

2.1.19. Тангенс кута втрат матеріалу підраховують за такою формулою:

(25)

або (у разі багатовіткової обмотки)

, (26)

де:

- Опір втрат, ом,

- опір обмотки із зразком (при заданій частоті з урахуванням поправки на власну ємність обмотки), ом,

- Активний опір обмотки (виміряне на постійному струмі) з урахуванням поправки на вплив поверхневого ефекту при заданій частоті, ом.

Значення підраховують за формулою:

, (27)

де - Опір обмотки із зразком, виміряне при заданій частоті, ом.

Значення опору підраховують через виміряне значення опору за формулою:

, (28)

де - Поправочний член на вплив поверхневого ефекту.

Коефіцієнт з залежить від частоти струму, що намагнічує, і марки проводу. Його величина, тобто відношення опору дроту при заданій частоті для його опору , Виміряний на постійному струмі, для літцендрату підраховують за формулою:

, (29)

де:

і - Коефіцієнти, що залежать від (для мідного дроту 10,65 );

- Частота, МГц;

- Діаметр окремого дроту літцендрату, мм;

- Число дротів дроту;

- Діаметр всього дроту, мм;

- Коефіцієнт, що залежить від .

У додатку 5 наведено графіки залежності коефіцієнтів і від

і від .

2.1.20. Найбільшу відносну похибку визначення тангенсу кута втрат підраховують за такою формулою:

. (30)

2.1.21. Абсолютну похибку визначення опору втрат матеріалу зразка знаходять за такою формулою:

. (31)

Примітка. Щоб найбільша відносна похибка визначення тангенсу кута магнітних втрат не перевищила 8%, похибка вимірювання індуктивності має перевищувати 1%, опору втрат — 5% і частоти — 2%.

2.1.22. Коефіцієнт втрат на вихрові струми підраховують при за формулою:

, (32)

де і і - тангенси кута втрат та опору втрат відповідно при частотах і .

2.1.23. Коефіцієнт втрат на гістерезис при підраховують за формулою:

, (33)

де і , і - тангенси кута втрат та опору втрат відповідно при напруженості магнітного поля і .

2.1.24. Коефіцієнт додаткових втрат 1·10 підраховують за формулою:

. (34)

При вимірюваннях на мосту взаємної індуктивності коефіцієнт додаткових втрат 1·10 (п. 2.1.8) підраховують за такою формулою:

, (35)

де:

і - тангенси кута втрат, виміряні відповідно при частотах і ;

- Напруженість поля, при якій проводилися вимірювання, а/м.

2.1.25. Для отримання значень коефіцієнтів втрат допускається застосування графічних методів, причому осі ординат відкладають значення тангенса кута втрат, а осі абсцис — значення частоти чи напруженості магнітного поля.

Коефіцієнт частотних втрат характеризується тангенсом кута нахилу прямої, що виражає залежність , До осі абсцис (черт.3).

Чорт.3. Графік залежності тангенсу кута втрат матеріалу від частоти

Графік залежності тангенсу кута втрат матеріалу від частоти

Чорт.3

Коефіцієнт втрат на гістерезис характеризується тангенсом кута нахилу прямої, що виражає залежність , До осі абсцис (чорт.4).

чорт.4. Графік залежності тангенсу кута втрат матеріалу від напруженості магнітного поля

Графік залежності тангенсу кута втрат матеріалу від напруженості магнітного поля

Чорт.4

Коефіцієнт додаткових втрат графічно виражається відрізком на осі ординат, що відповідає при 0 та 0 і відсікається при екстраполяції прямих або .

2.1.26. Найбільшу відносну похибку визначення коефіцієнта частотних втрат (нехтуючи похибкою вимірювання частоти) підраховують за такою формулою:

. (36)

Найбільшу відносну похибку визначення коефіцієнта втрат на гістерезис підраховують за такою формулою:

, (37)

де і , - Опір втрат, виміряні відповідно при напруженості поля і .

Найбільша відносна похибка визначення коефіцієнта додаткових втрат, що підраховується за формулою (34), виражається формулою:

. (38)

При визначенні коефіцієнта за допомогою моста взаємної індуктивності підрахунок похибки виробляють за такою формулою:

. (39)

Похибка члена підраховують за формулою:

, (40)

де:

- Абсолютна похибка ємності , що врівноважує опір втрат (додаток 2), ф;

- Опір одного з плечей моста взаємної індуктивності (додаток 2), ом;

- Абсолютна похибка напруженості магнітного поля, а/м.

2.1.27. Для того, щоб похибка визначення коефіцієнтів втрат (особливо при їх значеннях 1·10 1/гц, 1·10 м/а, 1·10 ) не перевищувала 20%, похибка вимірювання опору має бути не більше 1% (див. таблицю).

Для зниження похибки визначення коефіцієнта частотних втрат (особливо за його чисельному значенні порядку 1·10 1/гц) визначення його повинно проводитись при частотах і , що відрізняються один від одного не менше ніж у три рази.

Для зниження похибки визначення коефіцієнта втрат на гістерезис (особливо за його чисельного значення порядку 1·10 м/а) визначення його повинно проводитись при напруженості магнітного поля , і , що відрізняються один від одного не менше ніж у три

рази.

2.1.28. Питомі втрати у матеріалі на підставі результатів вимірювань мостовим методом підраховують за формулою:

. (41)

2.1.29. Найбільшу відносну похибку визначення питомих втрат підраховують за такою формулою:

. (42)

Якщо вимірювати струм приладом класу 1,5, опір втрат із похибкою не вище 5% (див. таблицю) та зважувати зразок із похибкою не більше 0,5%, то не перевищить 10%.

2.1.30. Підрахунок температурного коефіцієнта магнітної проникності виробляють за такою формулою:

, (43)

де: і - дійсні складові відносної комплексної магнітної проникності випробуваного зразка відповідно при температурах і , що підраховуються на підставі вимірювання індуктивності при температурах і ;

— те саме, при температурі 25 °С

.

2.1.31. Найбільшу відносну похибку визначення температурного коефіцієнта магнітної проникності підраховують за такою формулою:

. (44)

Для матеріалів, температурний коефіцієнт яких змінюється в залежності від інтервалу температур, максимальний температурний інтервал не повинен перевищувати 30 град. З урахуванням того, щоб похибка не перевищувала 20% (див. таблицю), значення має бути не менше 0,5 · 10 1/град та похибка вимірювання температури не повинна перевищувати 0,5 град.

2.1.32. Температурний коефіцієнт тангенсу кута втрат підраховують за такою формулою:

, (45)

де:

і - опору втрат обмотки із зразком відповідно при температурах і , ом;

і - індуктивності обмотки із зразком відповідно при температурах і , Мн.

При підрахунку необхідно враховувати відмінність опору проводу обмотки за даної температури від його значення за нормальної температури , приймаючи до уваги, що:

. (46)

2.1.33. Найбільшу відносну похибку температурного коефіцієнта тангенсу кута втрат підраховують за такою формулою:

. (47)

При інтервалі температур 30 град, похибки вимірювання температури не більше 0,5 град та вимірюванні опору з похибкою не вище 1% найбільша похибка визначення температурного коефіцієнта тангенсу кута втрат (при 2·10 1/град) складе трохи більше 30%.

2.2. Резонансний метод

2.2.1. Резонансний метод визначення перерахованих у таблиці величин полягає у вимірі за допомогою вимірювача добротності (куметра) індуктивності та добротності намагнічуючого пристрою з кільцевим сердечником з феромагнітного матеріалу, що випробовується, і подальшому підрахунку магнітних характеристик за відповідними формулами.

Як намагнічуючий пристрій може застосовуватися як багатовиткова, так і одновиткова обмотка (одновіткова рамка, коаксіальний тримач, високочастотний пермеаметр). Методи визначення магнітних характеристик при одновитковому намагнічуванні аналогічні викладеним у ГОСТ 12636-67 «Матеріали магнітном'які високочастотні. Методи випробувань на частотах від 1 до 200 МГц.

2.2.2. Число витків обмотки зразка знаходять за формулою (11). У цьому випадку індуктивність зразка з багатовитковою обмоткою знаходять за формулою:

, (48)

де - Місткість конденсатора резонансного контуру куметра, ф.

2.2.3. При випробуванні зразка з багатовитковою обмоткою після підключення обмотки до затискачів куметра встановлюють необхідну частоту і регулюванням ємності резонансного контуру досягають максимального відхилення покажчика шкали добротності. Потім визначають індуктивність і добротність зразка, якими підраховують магнітну проникність і тангенс кута втрат зразка (разом з обмоткою).

2.2.4. Для визначення температурних коефіцієнтів магнітної проникності та тангенсу кута втрат матеріалу вимірюють індуктивність і добротність зразка в температурному високочастотному пермеаметрі (п. 2.2.1) або в пристрої, що намагнічує, поміщеному в термокріостат, при двох або декількох значеннях температур в заданому діапазоні.

2.2.5. При багатовитковій обмотці підрахунок відносної магнітної проникності кільцевого зразка виробляють за формулою (18) або (19).

2.2.6. Відносну похибку індуктивності за допомогою куметра визначають за формулою:

. (49)

Якщо похибка куметра за частотою не перевищує ±1%, а похибка градуювання шкали ємності лежить у межах від 1 до 4% (залежно від величини ємності), найбільша похибка визначення індуктивності становитиме 3-6% і дійсним складником відносної магнітної проникності - Не більше 10%.

2.2.7. Тангенс кута втрат матеріалу зразка підраховують за такою формулою:

, (50)

де - Добротність обмотки із зразком (відраховують безпосередньо за шкалою добротності куметра).

Член обумовлений параметрами обмотки (п. 2.1.19).

2.2.8. Відносну похибку визначення тангенсу кута магнітних втрат обчислюють за такою формулою:

. (51)

Якщо похибка вимірювання добротності за допомогою куметра вбирається у 10%, найбільша відносна похибка визначення тангенса кута магнітних втрат становитиме трохи більше 30%.

2.2.9. Підрахунок температурного коефіцієнта магнітної проникності виробляють за формулою (43) з урахуванням формул (18), (22) та (48).

Найбільшу відносну похибку визначення підраховують за формулою:

. (52)

де і - ємності при резонансі, що відповідають температурам і , ф.

Примітка. При похибці температури не більше ±0,5 град., інтервалі її зміни 30 град. має бути не менше 5·10 1/град.

2.2.10. Підрахунок величини виробляють за формулою:

, (53)

де і - Добротності, що відповідають температурам і .

2.2.11. Найбільшу відносну похибку визначення підраховують за формулою:

. (54)

При похибці температури не більше ±0,5 град, інтервалі її зміни 30 град та похибки градуювання шкали добротності куметра ±10% для визначення температурного коефіцієнта тангенсу кута втрат з похибкою, що не перевищує 30%, величина має бути не менше 1·10 1/град.

2.3. Індукційний метод

2.3.1. Індукційний метод визначення перерахованих у таблиці величин полягає у вимірюванні струму, що намагнічує, в первинній обмотці зразка, е.д.с., індуктованої в його вторинній обмотці, потужності (втрат у зразку) і подальшому підрахунку магнітних характеристик за відповідними формулами.

2.3.2. Силу струму, що протікає первинної (намагнічує) обмотці зразка, вимірюють амперметром (чорт.5) або визначають за допомогою вольтметра і безреактивного опору (чорт.6).

чорт.5. Сила струму, що протікає по первинній (намагнічує) обмотці зразка, що вимірюється амперметром

Чорт.5

Чорт.6. Сила струму, що протікає по первинній (намагнічує) обмотці зразка, що визначається вольтметром і безреактивним опором

Чорт.6

Примітка. У додатку 3 наведено перелік відповідних амперметрів, міліамперметрів та мікроамперметрів та їх основні технічні характеристики.

2.3.3. Для підрахунку максимального значення магнітної індукції вимірювання е.р.с., індукованої у вторинній обмотці зразка, повинно проводитися вольтметрами середніх або діючих значень (при відомому коефіцієнті форми ).

Якщо форма кривої е.р.с., індуктованої у вторинній обмотці зразка, синусоїдальна, може бути застосований будь-який вольтметр (діючих, амплітудних або середніх значень), призначений для заданого діапазону частот.

Примітка. У додатку 4 наведено перелік вольтметрів та їх основні технічні характеристики.

2.3.4. Для визначення залежності втрат у зразках від амплітудного значення магнітної індукції або напруженості магнітного поля застосовують ватметровий метод відповідно до схеми, зображеної на рис.7. Ця схема дозволяє визначати динамічну криву намагнічування.

чорт.7. Схема визначення залежності втрат у зразках від амплітудного значення магнітної індукції чи напруженості магнітного поля. Ватметровий метод

Чорт.7

2.3.5. На зразок поверх ізоляції повинні бути нанесені дві обмотки - намагнічує та вимірювальна. Вимірювальну обмотку наносять рівномірно розподіленою чи зосередженою одному місці. Поверх вимірювальної обмотки наносять обмотку, що намагнічує, рівномірно по всій довжині кола зразка.

Число витків вимірювальної обмотки підраховують за такою формулою:

, (55)

де і - напруги на вторинній обмотці зразка, ст.

Число витків намагнічує обмотки підраховують за формулою:

. (56)

2.3.6. Для визначення динамічної кривої намагнічування матеріалу випробуваного зразка його обмотки включають у ланцюг відповідно до схеми рис.5 або 6.

Задаючи послідовно необхідні значення (від менших до великих) напруженості магнітного поля (пропорційні силі струму в обмотці, що намагнічує) і вимірюючи відповідні їм е.д.с., індуктовані у вимірювальній обмотці зразка, визначають динамічну криву намагнічування матеріалу зразка.

2.3.7. Якщо потрібно визначити динамічну криву намагнічування та втрати, виміри виробляють за схемою рис.7.

Задаючи послідовно значення напруженості магнітного поля (за силою струму в обмотці, що намагнічує) або магнітної індукції (по е.д.с., індуктованої у вимірювальній обмотці) і вимірюючи відповідні їм значення потужності (ваттметром), отримують залежність втрат у зразку від напруження чи магнітної індукції.

2.3.8. Напруженість магнітного поля (максимальне значення) підраховують за такою формулою:

. (57)

2.3.9. Похибка визначення напруженості магнітного поля лежить у межах від 2 до 6% залежно від класу вимірювального приладу.

2.3.10. Максимальне значення магнітної індукції підраховують за такою формулою:

. (58)

2.3.11. Найбільшу відносну похибку визначення магнітної індукції підраховують за такою формулою:

. (59)

Примітка. Якщо найбільша відносна похибка визначення площі поперечного перерізу становитиме від 2 до 7%, похибка частоти (більшості генераторів без кварцових резонаторів) 2%, похибка вимірювання напруги 3-5%, похибка визначення коефіцієнта форми вторинної кривої е.д.с. - близько 3%, то найбільша відносна похибка визначення магнітної індукції лежить у межах від 10 до 15%.

2.3.12. На підставі отриманих значень магнітної індукції та напруженості магнітного поля можуть бути побудовані динамічні криві намагнічування виду:

, , ,

, , .

За цими даними може бути отримана залежність відносної амплітудної магнітної проникності від напруженості магнітного поля , що підраховується за формулою:

. (60)

2.3.13. Найбільша похибка визначення відносної амплітудної магнітної проникності при точностях виміру і , зазначених у пп.2.3.9 та 2.3.11, лежить у межах від 10 до 20%.

2.3.14. Підрахунок питомих втрат у матеріалі зразка виробляють за такою формулою:

, (61)

де:

- Потужність, виміряна за допомогою ватметра, вт;

- Опір вторинної обмотки, ом:

,

- Опір паралельної обмотки ватметра, ом;

- Опір вольтметра, ом.

При великих опорах і (коли ) поправним членом можна знехтувати.

2.3.15. Найбільшу відносну похибку визначення питомих втрат підраховують за такою формулою:

. (62)

При вимірі маси з похибкою, що не перевищує 0,5%, застосування ватметрів з похибкою вимірювання потужності не більше 15% і вольтметрів класу 2,5 найбільша похибка вимірювання питомих втрат становитиме 30%.

2.4. Метод биття

2.4.1. Метод биття застосовують для визначення температурного коефіцієнта магнітної проникності при його малому чисельному значенні ( ±20·10 1/град).

Таким температурним коефіцієнтом магнітної проникності мають, наприклад, магнітодиелектрики на основі карбонильного заліза, ферити з низькою магнітною проникністю (20 ВЧ).

2.4.2. Температурний коефіцієнт магнітної проникності визначають зі зміни частоти генератора внаслідок зміни під впливом температури індуктивності котушки з осердям з матеріалу, що випробовується, включеної в контур вимірювального генератора.

За допомогою електронного осцилографа порівнюють різницеву частоту, отриману при змішуванні коливань двох високочастотних генераторів (основного та вимірювального) з частотою генератора звукових частот.

2.4.3. Блок-схема, за якою здійснюють виміри шляхом биття, зображена на черт.8.

Чорт.8. Блок-схема виміру «бета (1)» методом биття

Чорт.8

Високочастотний блок дозволяє отримувати напруги, частоти яких пропорційні вимірюваному коефіцієнту . Цей блок включає два високочастотних генератора: вимірювальний і основний, змішувач і підсилювач низької частоти.

2.4.4. Частоту основного генератора вибирають рівною необхідної частоти випробувань. Зважаючи на високі вимоги до генераторів щодо стабільності їх частот, основний генератор повинен мати кварцовий резонатор. Для підвищення стабільності частоти вимірювального та основного генератора вони повинні бути термостатовані, щоб коливання температури всередині термостата не перевищували ±0,5 град. Конденсатор змінної ємності вимірювального генератора повинен мати малий температурний коефіцієнт (не більше 10·10 1/град).

Генератор звукових частот повинен давати можливість робити відлік частоти з точністю до 1 гц за зміни частоти трохи більше 5 гц за 1 год.

2.4.5. Залежно від частоти основного (кварцового) генератора, магнітної проникності матеріалу випробуваного зразка та меж зміни ємності конденсатора , що входить до контуру вимірювального генератора, підраховують число витків обмотки зразка за формулами (11) і (48).

Якщо випробування проводять за температур вище 373 °К, провід для обмотки повинен мати емалеву ізоляцію.

2.4.6. Перед виміром зразок з обмоткою висушують при температурі 373 °К протягом 1 год (в окремому термостаті або в тому ж термокріостаті, в якому вимірюють). Якщо виміри проводять не безпосередньо після просушування, до початку вимірювань зразки повинні зберігатися в ексикаторі.

2.4.7. Випробуваний зразок з обмоткою включають у контур вимірювального конденсатора. Якщо потрібно визначати у широкому інтервалі температур, вимірювання слід починати з низьких температур.

Задавши на звуковому генераторі частоту, що лежить у його діапазону, зміною ємності конденсатора вимірювального генератора домагаються зупинки фігури Лиссажу на екрані осцилографа. Це означає, що різницева частота (вимірювального та основного генераторів) дорівнює частоті звукового генератора. Значення різницевої частоти вимірюють при кожній фіксованій температурі, що встановлюється термокриостаті.

Якщо вибирати різницеву частоту таким чином, щоб збільшення ємності резонансного контуру, в який включений зразок, що випробовується, відповідало збільшення різницевої частоти, то буде позитивним у разі, коли зі збільшенням температури спостерігається збільшення різницевої частоти, і навпаки.

2.4.8. Температурний коефіцієнт магнітної проникності підраховують за такою формулою:

, (63)

де:

і - значення різницевих частот відповідно при температурах і , що відраховуються за шкалою генератора звукових частот, гц;


- Частота основного генератора, гц.

2.4.9. Найбільшу відносну похибку визначення підраховують за формулою:

. (64)

Абсолютна похибка вимірювання різницевої частоти на виході установки для визначення має перевищувати 10 гц.

Примітка. При похибці вимірювання температури в термокріостаті не більше 0,5 град та інтервалі температур 30 град найбільша відносна похибка визначення не перевищить 20%.

ДОДАТОК 1. ПЕРЕЛІК основних літерних позначень, що застосовуються у формулах цього стандарту

ДОДАТОК 1 до ГОСТ 12635-67

ДОДАТОК 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ апаратури, що застосовується при випробуваннях зразків магнітно-м'яких матеріалів мостовим методом

ДОДАТОК 2 до ГОСТ 12635-67

ДОДАТОК 3. ПЕРЕЛІК амперметрів, міліамперметрів та мікроамперметрів та їх основні характеристики

ДОДАТОК 3 до ГОСТ 12635-67

ДОДАТОК 4. ПЕРЕЛІК вольтметрів і мілівольтметрів та їх основні характеристики

ДОДАТОК 4 до ГОСТ 12635-67

ДОДАТОК 5. ГРАФІКИ коефіцієнтів N, G і K та приклад розрахунку K («омега») для дроту марки ЛЕШО 12х0,07

ДОДАТОК 5 до ГОСТ 12635-67

ГРАФІКИ
коефіцієнтів , і (чорт.1, 2 та 3)
та приклад розрахунку для дроту марки ЛЕШО 12х0,07

Чорт.1

Чорт.2

Чорт.3