Messung der Magnetisierungskurve eines Ringkerns
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Messung der Magnetisierungskurve eines Ringkerns. Eisen oder Ferritkerne führen das magnetische Feld um ein Vielfaches besser als Luft. Das ist der Grund, warum bei Transformatoren und Drosseln diese Kerne verwendet werden. Leider lässt sich die Flußdichte nicht beliebig steigern. Abhängig vom Material gibt es eine Sättigung, die Flußdichte B nimmt bei stärkerem mag.Feld H nicht mehr weiter zu. Kennzeichnend für ein Material ist die relative Permeabilität µr . Dieser Wert ist jedoch nicht konstant, sondern ändert sich mit der magnetischen Feldstärke. Ein weiterer Effekt ist die sogenannte Remanenz, das bedeutet, dass zwei nicht deckungsgleiche Kurven entstehen, je nach dem, ob man von –H -> +H oder von +H nach –H misst. Im Extremfall bleibt das Magnetfeld auch bei H = 0 erhalten, das wäre dann ein Permanentmagnet. Ein idealer Trafokern hätte beide Kurven übereinanderliegend, man spricht von weichmagnetischem Eisen. Zwei Formeln sind noch wichtig, um die Schaltung zu verstehen. Durch die Primärspule des Prüflings fliesst ein Strom, welcher das Magnetfeld H erzeugt: I *n H= [1] le In der Sekundärspule des Prüflings wird eine Spannung U induziert dB U ind = − n *A dt nach der Integration und Umformung ergibt sich: − 1 U ind = B [2] n* A ∫ le = Weglänge des Magnetfelds im Eisen [m] n = Windungszahl I = Strom [A] A = Querschnitt des Magnetfelds ca. Eisenquerschnitt. [m²] H = mag. Feldstärke in A/m B = mag. Flußdichte in Tesla [Vs/m²] Im oberen Teil der Schaltung wird der Strom gemessen, im unteren Teil die Sekundärspannung und mit dem nachfolgenden Integrator integriert. Schaltung des Messaufbaus. Der Ausgang B liegt an der Y-Ablenkung, der Ausgang I-primär an der X – Ablenkung des Oszilloskops. 3 4 STELLTRAFO 2 6 1 PRUEFLING KL3 KL2 2 1 2 1 2 1 J2 GND J3 GND R13 1k 100k R7 GND 1k GND R14 10k J1 R5 Steckbar R5 0R1 VI GND R4 C_2.2UF/25V_TA + C1 1 6 5 GND R12 10k 13 3 7 C_2.2UF/25V_TA + C2 14 100k U_TLV274-SO14 R10 U2D 10k U_TLV274-SO14 R6 U2B VO 12 GND 2 KL1 1 2 1 + 7,5V - 1 2 U1 U_LM7805_ST_1 1 2 10k R9 R2 10k R1 10k GND 9 10 2 3 4 8 1 2M2 R11 1uF U_TLV274-SO14 C3 U2C 11 4 7 GND U2A U_TLV274-SO14 50R R8 50R R3 -2,5V +2,5V X_BNC_BU CN1 X_BNC_BU CN2 GND 1 2 GND 1 2 B I-primaer Versuchsaufbau Links: Kern mit Hysterese, rechts Kern in der Sättigung
