Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební, Opava, příspěvková organizace, Boženy Němcové 22/2309, 746 01 Opava Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, oblast podpory 1.5 Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0713 Název projektu: Zvyšování klíčových aktivit Předmět, ročník: Elektrická měření, 2. ročník Název sady vzdělávacích materiálů: Metody elektrického měření Sada číslo: ICT-72B Pořadové číslo vzdělávacího materiálu: 20 Označení vzdělávacího materiálu: VY_32_INOVACE_ICT-72B-20 Téma vzdělávacího materiálu: Měření magnetických veličin Druh učebního materiálu: Digitální učební materiál, prezentace Autor: Ing. Karel Stacha Anotace: DUM popisuje základní vlastnosti feromagnetik, metody a postupy měření; potřebná zařízení - interaktivní pracoviště, kalkulačka, měřicí přístroje, feromagnetika Metodické poznámky: Materiál je vhodný pro učební obory technické Vytvořeno: 5. 11. 2013 Ověření ve výuce: 7. 11. 2013

Měření magnetických veličin Základní magnetické veličiny Magnetomotorická síla Magnetické napětí Je úbytek magnetomotorické síly podél části silokřivky. Součet všech magnetických napětí na celé silokřivce musí být roven magnetomotorické síle. Intenzita magnetického pole Lze definovat jako průměrnou hodnotu magnetického napětí podél silokřivky. Magnetická indukce Je to počet silokřivek procházejících jednotkou průřezu magnetického pole.

Měření magnetických veličin Základní magnetické veličiny Magnetický tok Je to součet všech silokřivek magnetického toku. Permeabilita Je materiálová konstanta. Magnetické materiály rozdělujeme do tří skupin v závislosti na relativní permeabilitě: μr >1…. paramagnetika μr ˂1… .diamagnetika μr >>1…feromagnetika, která udává, kolikrát je permeabilita materiálu větší než permeabilita vakua μ0. Paramagnetika a diamagnetika mají permeabilitu konstantní, u feromagnetik je proměnná, závislá na sycení B magnetického materiálu, zobrazuje se magnetizační neboli hysterezní křivkou. Magnetická indukce Je to počet silokřivek procházejících jednotkou průřezu magnetického pole

Měření magnetických veličin Základní magnetické veličiny Remanence Brem je zbytkový (trvalý) magnetizmus, když buzení H je nulové. Koercitivní síla Hkoer je velikost buzení H nutné pro přemagnetování materiálu, čili k znovuzískání nulové hodnoty magnetické indukce. Podle tvaru hysterezní křivky dělíme feromagnetika na: měkká - velikost remanence i koercitivní síly je skoro nulová, křivka má malou plochu; tvrdá - velikost remanence i koercitivní síly je velká, křivka má velkou plochu. Velikost plochy křivky tedy udává hodnotu energie, nutné pro přemagnetování materiálu.

Měření magnetických veličin Základní magnetické veličiny Měrné ztráty ∆p jsou ztráty feromagnetického materiálu ve střídavém obvodu vztažené na 1 kg materiálu. Uvádějí se pro magnetickou indukci B=1T nebo B=1,5T, sinusový průběh, kmitočet 50Hz a běžnou teplotu. Magnetické vlastnosti nemagnetického materiálu Závislost relativní permeability feromagnetika na intenzitě magnetického pole. Oblast 1-2 odpovídá lineární části hysterezní křivky.

Měření magnetických veličin Základní metody měření Vlastnosti měření: Všechna měření jsou nepřímá a jsou tedy zatížena chybou měření. Kolem magnetického obvodu se vytvoří rozptylové magnetické pole, což způsobí další chyby. Magnetováním ve střídavém obvodu vzniká hystereze (je úměrná ploše hysterezní křivky a kmitočtu) a vířivé proudy (jsou závislé na odporu materiálu a dvojmoci kmitočtu), které způsobí zahřívání materiálu. Magnetické převodníky Jsou prostředky pro převod magnetických veličin na elektrické veličiny (U,I): měřicí cívka Rogowskiho potenciometr Hallova sonda feromagnetická sonda

Měření magnetických veličin Základní metody měření Měřicí cívka Nejčastěji používaný převodník. Pro měření impulzu napětí se používá balistický galvanoměr nebo fluxmetr. Je to magnetoelektrický přístroj bez direktivních pružinek. Změna polohy ručičky je závislá na tlumení: kF - konstanta fluxmetru N - počet závitů cívky Postup měření: v budicí cívce se změní polarita proudu, ∆ϕ=2ϕ:

Měření magnetických veličin Základní metody měření Rogowskiho potenciometr je pásek nevodivý z nemagnetického materiálu na němž je rovnoměrně navinuta po celé délce lab cívka. Konce se propojí. Konstanta se určuje měřením: Balistický galvanoměr BG po připojení cívky změří náboj Q: kB - konstanta BG α - výchylka galvanometru RC - odpor Rogowskiho potenciometru Magnetomotorické napětí mezi body a,b: kRP - konstanta Rog. potenc.

Měření magnetických veličin Základní metody měření - Hallova sonda je polovodičová deska protékaná ss proudem. Působí-li na ni magnetické pole ve směru kolmém na směr proudu, objeví se mezi body 12 napětí, úměrné velikosti magnetické indukci B. RH – Hallova konstanta, pro P je +, pro N polovodič je - d – tloušťka sondy Protože je destička malá, můžeme měřit magnetická pole v úzkých štěrbinách.

Měření magnetických veličin Základní metody měření - Feromagnetická sonda je složena ze dvou stejných cívek na kvalitním permalloyovém (m. měkkém) jádře. Zapojený jsou tak, aby se magnetické účinky odečítaly. Sonda je velice citlivá, lze měřit velmi malé magnetické pole intenzity řádově 1.10-6 A/m. Měření je zkresleno deformací měřeného pole polem sondy. Použití - měření magnetických anomálií - letecké kompasy

Měření magnetických veličin Základní metody měření - Feromagnetická sonda v diferenciální zapojení je vhodná pro vyhledávání feromagnetických předmětů v zemi, ve stěnách apod. Pro měření střídavých magnetických polí musí být frekvence budicího pole alespoň 10x vyšší než frekvence měřeného pole. Bude-li napětí harmonicky sinusové, lze použít běžný V-metr, který je cejchovaný pro efektivní hodnoty U:

Doporučená literatura Elektrotechnická měření. 1. vyd Doporučená literatura Elektrotechnická měření. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2002, 255 s. ISBN 80-730-0022-9. Zdroje Obrázky: archív autora