Warum unterscheidet sich die Sättigung in der entgegengesetzten Richtung von der Sättigung?

Ich versuche, die Hysteresekurve eines Eisenkerntransformators zu erhalten.

Um den Spannungsausgang von der Sekundärspule zu integrieren, habe ich einen LM741-Operationsverstärker, einen 10-kOhm-Widerstand, einen 0,1-uF-Kondensator und einen 1-M-Widerstand verwendet. Das ist meine Einstellung. Später habe ich zusätzlich zu dem, was gezeigt wird, tatsächlich einen kapazitiven Spannungsteiler auf einem anderen Steckbrett hinzugefügt (dies wird später im folgenden Text erwähnt).

0Zunächst bekam ich mit 1V als Wechselstromversorgung eine weitgehend gesättigte und fast verzerrte Kurve. Ich habe dann festgestellt, dass 1V zu groß ist.

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Die Primärspule des Transformators hat 600 Windungen 2A, die Sekundärspule hat 300 Windungen 4A. Die Eingangsspannung in den Opamp-Integrator beträgt 0,5 V.

Nach dem Hinzufügen eines kapazitiven Spannungsteilers (bestehend aus 0,1-uF- und 10-uF-Kondensatoren mit 0,5 V als Wechselstromeingang) senkte ich die Spannung auf etwa 0,005 V (als Ausgangspunkt.)

Dieses Bild unten wird erhalten, wenn der AC-Eingang 4 V beträgt (2 V nach dem Durchgang durch den Transformator und etwa 0,02 V in den Opamp-Integrator, nachdem er durch den Spannungsteiler gegangen ist).

Das sieht viel besser aus. Ich habe jedoch beobachtet, dass es in Vorwärtsrichtung stärker gesättigt ist als in positiver Richtung.

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Ich meine, die Schleife sollte theoretisch irgendwie so aussehen:im Idealfall

Die Sättigung in der entgegengesetzten Richtung beginnt bei AC-Eingang = 8 V (4 V nach Durchgang durch den Transformator) zu erscheinen. So sieht die Schleife aus, wenn AC-Spannung = 9 V beträgt.

Was könnte das Problem sein? Gibt es irgendwelche Theorien oder Wirkungen, über die ich weiterlesen kann?

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UPDATE Nachdem ich die Kapazität des zweiten Kondensators im Spannungsteiler verringert hatte, erhielt ich eine viel symmetrischere Kurve. Es tritt jedoch ein Einbruch auf. Liegt es an der Qualität meines LM741-Operationsverstärkers?

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Ich schätze die Arbeit, die Sie in diese Sache gesteckt haben, sehr. Um ehrlich zu sein, habe ich diese Art von Experiment noch nicht gemacht und ich bin sehr beeindruckt, dass Sie es tun. Sehr beeindruckt. Ich bemerke im Internet diese Chegg-Site, die eine Labordiskussion der Arizona University widerspiegelt , in der diese Messungen diskutiert werden. Ich habe sie nicht versucht und ich habe die Details auf der Website nicht überprüft. Aber es scheint mir auf den ersten Blick nützlich zu sein. Auf jeden Fall +1 zu Ihrer Frage!!
Welche AC-Frequenz verwenden Sie? Warum messen Sie die Primärspannung und nicht den Strom (siehe Link von @jonk)? Die Asymmetrie könnte durch einen Restmagnetismus in Ihrem Kern oder durch die Einwirkung eines externen Feldes erklärt werden.
@DaveTweed Ich verwende 50 Hz Wechselstrom. Ich habe die Primärspannung direkt an die Primärspule des Transformators angeschlossen, ohne dazwischen einen Widerstand hinzuzufügen, um den Strom zu erhalten, weil ich dachte, dass es keinen Unterschied in Bezug auf die Messung von Strom oder Spannung geben würde. Würde es trotzdem einen Unterschied machen?
Nun, ja, natürlich! Ein unbelasteter Transformator ist eine Induktivität, was bedeutet, dass Spannung und Strom um 90 Grad phasenverschoben sind.
Auf welcher technischen Theorie basiert dieses Experiment? Strom nicht zu messen ist ein großer Fehler.
Der von @jonk gepostete Link ist ziemlich klar darüber, wie er eingerichtet werden sollte.
@Andyaka Danke. Ich habe es geschafft, den Strom mit einem Amperemeter zu messen, nachdem ich mein Setup aktualisiert habe! Ich habe das Messgerät mit dem Widerstand und dem Eingang in Reihe geschaltet.
@DaveTweed Vielen Dank. Dein Hinweis war sehr hilfreich.

Antworten (1)

Ich glaube, das Problem ist, wie Sie Ihr Netzteil an Ihren Operationsverstärker anschließen. Die meisten Gleichstromnetzteile, mit denen ich gearbeitet habe, liefern V_supply nicht am + Anschluss relativ zur Masse und -1 * V_supply am Minuspol relativ zur Masse. Stattdessen ist die an der Versorgung angezeigte Spannung die Spannung zwischen den Klemmen + und -.

Wenn die + und - Anschlüsse an Ihrem Netzteil relativ zur Masse schweben (dies ist typisch, wenn ein Netzteil +, - und Masse hat, aber ich würde das Handbuch für Ihr Netzteil lesen, anstatt Annahmen zu treffen), können Sie eine positive und negative Versorgung erhalten Schienen mit zwei Netzteilen, wie in diesem Handbuch von BK Precision https://bkprecision.force.com/desk/s/article/how-do-i-get-a-positive-and-negative-voltage-output-out beschrieben -meiner-dc-stromversorgung

Danke schön. Könntest du bitte kurz erklären, was du mit "schwimmen" meinst?
Tatsächlich gibt es einen unendlichen Widerstand zwischen ihnen und der Erde. Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, könnte darin bestehen, sich eine Batterie vorzustellen, die in die Luft gehalten wird. Es liegen 1,5 Volt zwischen den positiven und negativen Anschlüssen an, aber sie können in Bezug auf Erde eine beliebige Spannung haben, da es keine elektrische Verbindung von ihnen zur Erde gibt. In diesem Fall beziehe ich mich auf Masse wie im elektrischen Potential der wörtlichen Masse. Für die Spannungsversorgung funktioniert dies natürlich nur für den Nennbereich, aber für Ihr Experiment bleiben Sie wahrscheinlich gut innerhalb dieses Bereichs.
Warum unterscheidet sich die Sättigung in der entgegengesetzten Richtung von der Sättigung?
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