Способ измерения вихревого тока в ферромагнитном теле

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВОГО ТОКА В ФЕРРОМАГНИТНОМ ТЕЛЕ, основанный на регистрации создаваемого на нем падения напряжения, от л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях перемещения над исследуемым телом или по его поверхности полюсов магнита , регистрируют мгновенные значений падения напряжения в точках, лежащих на перпендикулярной к вектору скорости перемещения магнита линии, осуществляя в процессе данной регистрации компенсацию ЭДС индукции, наводимой в исследуемом теле, выявляют линейную плотность тока, осуществляя . в процессе данного выявления компенсацию его размагничивающего влияния, а искомое значение распределенного вихревого тока определяют из соотношения е i ml1iclC/ где m - масштаб линейной плотности, m тока , А/ммм;t е ъ 9 длина полюса магнчта, м; 1сл Мгновенная ордината диаграммы падения напряжения, соответствующая определеннсА му положению магнита, мм. | а. с . А-А СО

„„SU„„1041941

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) 4 01% 19 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblYHA

:" c . ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/,: -,,„г, К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;=m ЫЕ, где

А-А

uz 1 (21 ) 3401114/18-21. (22) 26.02.82, (46) 15.09.83. Бюл. 9 34 (72) В.A.Ñàëîâ (53) 621. 317 ..7 (088.8 ) (56) 1. ДороФеев A.Ë. Вихревые токи.

:М., "Энергия", 1977, с. 3.

2. Александров В.С. и др. Приборы для измерения малых постоянных напряжений и токов. Л., "Энергия", 1971, с. 43. (54 ) (57 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВОГО

ТОКА В ФЕРРОМАГНИТНОМ ТЕЛЕ, основан ный на регистрации создаваемого на, нем падения напряжения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях перемещения над исследуемым телом или по его поверхности полюсов магнита, регистрируют мгновенные значения падения напряжения в точках, лежащих на перпендикулярной к вектору скорости перемещения магнита линии, осуществляя в процессе данной регистрации компенсации ЭДС индукции, наводимой в исследуемом теле, выявляют линейную платность тока, осуществляя в процессе данного выявления компенсацию его размагничивающего влияния, а искомое значение распределенного вихревого тока определяют из соотношения е

m — масштаб линейной плотности, тока, A/ì мм; O

- длина полюса магнита, м;

Ь вЂ” мгновенная орднната диаграммы падения напряжения, соответствующая определенн му положению магнита, мм.

1041941

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при исследовании характера взаимодействия стального рельса с подвижным электромагнитным тормозом. 5

Известен способ косвенного определения вихревого тока в ферромагнитном теле, заключающийся в оценке его теплового воздействия на данное тело (1 ). 10

Недостаток известного способа связан с крайне низкой точностью, обус ловленной априорно введенной приближенностью оценки. Кроме того, подобный способ не позволяет получить картину распределения тока.

Наиболее близким к.изобретению является способ измерения тока, в .том числе и вихревого, в каком-либо твердом проводящем теле, в частности ферромагнитном, предусматривающий регистрацию создаваемого на нем пафения напряжения, отображающего при известном сопротивлении тела велК= 1 чину искомого тока (2 3.

Недостаток указанного способа также заключается в невысокой точности измерения вследствие наведения в исследуемом теле магнитным полем ЭДС индукции и неопределенности сопротивления тела вихревому 30 току из-за непредсказуемости глубины проникновения последнего. Особенно сильно это проявляется при источнике магнитного поля, движущемся над исследуемым ферромагнитным те- Зб лом или по его поверхности..

Цель изобретения - повышение точности измерения вихревого тока в указанных условиях.

Поставленная цель достигается

40 тем, что, согласно способу измерения вихревого тока в ферромагнитном тепе, основанному на регистрации создаваемого на нем падения напряжения, регистрируют мгновенные значения падения напряжения в точках, лежащих на перпендикулярной к вектору скорости перемещения магнита линии, осуществляя в процессе данной регистрации компенсацию ЭДС индукции, наводимой в исследуемом теле, выяв- 50 ляют линейную плотность тока, осуществляя в процессе данного выявления компенсацию его размагничивающего влияния; а искомое значение распределенного вихревого тока опре- 55 деляют из соотношения

В ьзе, о где m - -масштаб линейной плотности тока, A/м-мм; 60

У вЂ” детина полюса магнита, м; — мгновенная ордината диаграм" мы падения напряжения, соответствующая определенному положению магнита, мм, 65

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема., использующаяся,при практической реализации

Ф предложенного способа; на фиг.2типовая временная диаграмма распределения вихревого тока по длине исследуемого ферромагнитного тела (рельса); на фиг.3 — приспособление, с помощью которого осуществляетсь компенсация .размагничивающего влияния вихревого тока на подвижный магнит (электромагнитный тормоз); на фиг.4а,б - временные диаграммы распределения соответственно магнитной индукции и вихревого тока по длине тела при скомпенсированном раэмагничивающем влиянии вихревого тока.

В процессе поступательного перемещения по поверхности ферромагнитного тела, например рельса 1 (фиг.1), . ,полюсов магнита, например двухполюсного электромагнитного тормоза 2, на расположенных под полюсами участках рельса 1 возникают ЭДС индукции и вихревой ток, направленные перпендикулярно вектору скорости перемещения тормоза 2. вдоль рельса 1. Для измерения вихревого тока регистрирующий вольтметр 3 соединяют проводниками с поверхностью рельса 1 в точках 4 и 5, расстояние между которыми равно ширийе полюсов. Изолированный проводник, соединяющий точку 5 с вольтметром 3, укладывают в ,.паз, выфрезерованный в рельсе 1. Размеры паза малы по сравнению с площадью сечения рельса 1 и заметного влияния на характеристики магНитной цепи не оказывают. При протекании вихревого тока между точками 4 и 5 мгновенное значение напряжения на этом участке цепи, соответствующее определенному положению полюсов тормоза 2, составляет ()4,=.- < ГВ1, где 1 — мгновенное значение вихревого тока, A„ - сопротивление участка цепи . между точками 4 и 5, Ом;

ЭДС индукции, наводимая в рельсе 1, В.

В то же время, мгновенное напряжение на концах проводника, соединяющего вольтметр 3 с точкой 5 рельса 1, определяется как

0„= Р (8)

Вольтметр 3 регистриру ет, таким образом, мгновенное падение напряжения

u=- tv f67, - Il.

Значение " неизвестно, но при определенных размерах полюсов неизменно. Следовательно, при использовании.,ь

3 104 1941 4 в качестве вольтметра 3 прибора непрерывной регистрацией (записывающег- . о ) или осциллографа (светолучевого, электронно-лучевого ) регистрируемые ими при перемещении тормоза 2 вдоль рельса 1 с постоянной скоростью ди- 5 аграммы падения напряжения во времени являются в некотором масштабе диаграммами распределения вихревого тока по длине рельса 1, т.е ° диаграммами линейной плотности тока (фиг.2).)0

Тогда, при определенной. скорости перемещения тормоза 2 установившееся значение вихревого тока под каким— либо полюсом равно в соответствии с формулой (1 ) определенному интег ралу от плотности тока по длине полюса. Для определения масштаба линейности плотности тока rn используют распределенную по поверхности полюсов тормоза 2 тарировочную обмотку б (фиг.3) предназначенную для компенсации размагничивания полюсов магнитным потоком вихревого тока. При отключенной обмотке б магнитный поток вихревого тока деформирует основной магнитный поток— размагничивает передние ио ходу движения концы полюсов и намагничивает на такую же величину задние.

При включении тарировочной обмотки б регулировкой тока в ней ком- 30 пенсируют раэмагничивающее влияние вихревого тока. Степень компенсации контролируют регистрирующим вольтметром 7 (фиг.1), соединенным . а изолированным. проводником, уло- . З5 женным рядом с проводником вольтметра 3. В связи с этим вольтметр 7 . регистрирует ЭДС, наводимую движущим» ся результирующим магнитным потоком тормоза 2. При этом мгновенное значение ЭДС, соответствующее определенному положению полюсов определяется как

e = Sav (В), (5) . 45. где  — магнитная индукция (плотиость магнитного потока), Тл;

a — длина активной части провод-. ника, ьц

V - скорость перемещения тормо- 50 эа 2, м/с.

Следовательно, регистрируемая вольтметром 7 диаграмма изменения

ЭДС во времени является в некотором : масштабе диаграммой магнитной индук-. 55 ции по длине зоны контакта тормоза 2 с рельсом 1. На фиг.4а диаграмма магнитной индукции при отключенной:.; тарировочной обмотке 6 показана пуск тиром. Ток в обмотке б измеряют по .: 0

;каэывающим амперметром 8 (фиг.З).. Регулировкой тока обеспечивают пол-.. ную компенсацию раэмагничивающего злияния вихревого тока, что соот етствует распределению магнитной, 65 индукции при перемещении тормоза 2, идентичному распределению при покое с отключенной обмоткой 6. Диаграмма

;магнитной индукции с включенной otjмоткой б при полной компенсации . раэмагничивающего влиянйя вихревого тока показана на фиг.4а сплошной линией. В этом случае можно считать, что магнитодвижущая сила тарировочной

:обмотки б равна магнитодвижущей силе контуров вихревого тока, т.е.. вихревой ток, проходящий в рельсе 1 под каким-либо полюсом тормоза 2, равен сумме токов в витках обмотки б,, распределенных на этом полюсе

q = с и(А), (б) где — ток в тарировочной обмотке 6, измеряемый амперметром 8,Ai и - число витков обмотки 6, размещенных на одном полюсе.

Поставляя в выражение(1 ) формулу(6 ), получим масштаб линейной плотности тока (Я/м.мм), (т)

4,ае где Ъ - мгновенная ордината диаграмм мы падения напряжения при включенной обмотке б, мм.

Соотношение (7 ) можно упростить, учитывая, что диаграмма линейной плотности тока при тарировке (фиг.4б) приближается к прямоугольнику. ф ммм где Ь - среднее значение ординаты диаграммы, мм., Точность предложенного способа измерения вихревого тока эавиоит от точности тарировки, которая,в свою очередь, обусловлена степенью нейтрализации размагничивающего влияния вихревого тока рельса 1 посредством обмотки б, распределенной по поверхности полюсов магнита 2. Исследования показали, что в данном случае обеспечивается возможность полной нейтрализации размагничивающего влияния вихревого тока, т.е. получения !прямоугольных диаграмм магнитной индукции, путем подбора тока-в тарировочной обмотке 6 и характера ее распределения по поверхности полюсов магнита 2. Наибольшая точность измерений и удобство обработки результатов достигаются при использовании в качестве регистрирующих вольтметров гальванометров светолучевого осциллографа с- регистрацией на фотобумагу.

1041941

Е-б

Фиг 3

Составитель Л.Морозов

Техред В Далекорей Корректор А.Дзятко

Редактор Л.Алексеенко

Заказ 7120/45 Тираж 710 Поддис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4