Способ определения относительного изменения объема поперечных магнитных доменов в витых магнитопроводах

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в трансформаторостроении для совершенствования технологии изготовления витух магнитопроводов из анизотропной электротехнической стали с ребровой кристаллографической структурой. Изобретение позволяет повысить точность определения объема поперечных магнитных доменов путем учёта междувиткового замыкания в магнитопроводе при измерении его магнетосопротивления и определении константы магнетосопротивления для исследуемой партии магнитопроводов. Коэффициент междувиткового замыкания определяется по величине отклонения от расчетного значения магнитного напряжения , измеряемого поясом Роговского, охватывающим витки магнитопровода, по которым пропускается ток. По величинам коэффициента междувиткового замыкания, магнетосопротивления и константы магнетосопротивления с помощью расчетной формулы определяется объем магнитных доменов, намагниченность которых перпендикулярна оси магнитной ленты, из которой навит магнитопровод. 4 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

tsi)s G 01 R 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4791444/21 (22) 13,02.90 (46) 07.03.92. Бал. М 9 (71) Запорожский государственный университет (72) Д.Н.Жметко (53) 621.317.44 (088.8) (56) Blttel Н., бгоззе-Nobis W, and

Schonfelder W. The .magnetostrlctlon of

grain-ог! епсес3 3 percent slliconlron strlhs.—

Physlca, 1975, 80В, р,83-94.

CuIIify В,D, Introduction to magnetic

materials. — Rhadlng, Massachusetts;

AddIson Wesley, 1972, р.284-285, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА ПОПЕРЕЧНЫХ МАГНИТНЫХ ДОМЕНОВ В

ВИТЫХ МАГНИТОПРОВОДАХ (57). Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в трансформаторостроении для совершенствования технологии изготовления витых

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в трансформаторостроении для совершенствования технологии изготовления витых магнитопроводов из аниэотропной электротехнической стали с ребровой крйсталлографической текстурой.. Цель изобретения — повышение точности способа.

На фиг,1, и 2 приведены графики, поясняющие предлагаемый способ; на фиг.3 и

4 — устройства, реализующие предлагаемый способ.

„„5Q,, 1718163 А1 магнитопроводов из анизотронной электротехнической стали с ребровой кристаллографической структурой. Изобретение позволяет повысить точность определения объема поперечных магнитных доменов путем учета междувиткового замыкания в магнитопроводе при измерении его магнетосопротивления и определении константы магнетосопротивления для исследуемой партии магнитопроводов, Коэффициент междувиткового замыкания определяется по величине отклонения от расчетного значения магнитного напряжения, измеряемого поясом Роговского, охватывающим витки магнитопровода, по которым пропускается ток. По величинам коэффициента междувиткового замыкания, магнетосопротивления и константы магне- (у тосопротивления с помощью расчетной формулы определяется объем магнитных .доменов, намагниченность которых перпендикулярна оси магнитной ленты, из которой навит магнитопровод. 4 ил. еЪ

На фиг.1 приведены результаты сопоставления расчетного значения коэффициЕНта МЕжДУВИтКОВОГО ЗаМЫКаНИЯ (КРасч) И экспериментального (К), измеренного с помощью пояса Роговского, для магнитопроводов различных размеров и с различными типами междувитковой электроизоляции.

Kpà ö определяется по формуле

Вц

Красч = — 1

R где Я11 — сопротивление магнитной ленты, из которой навит магнитопровод;

R — сопротивление магнитопровода.

1718163

Для определения сопротивления магнитной ленты используют формулу

p1 m а

pz S где р1 — удельное электросопротивление материала ленты;

m — масса магнитопровода; р2 — плотность материала ленты;.

S — площадь поперечного сечения ленты

Сплошная линия на фиг.1, являющаяся линейной экстраполяцией экспериментальных точек, имеет тангенс угла наклона, практически равный единице, что указывает на совпадение Кра«и К, и показывает, что полное сопротивление магнитопровода (R) может рассматриваться как сопротивление двух параллельных ветвей сопротивления магнитной ленты (R») и сопротивления междувитковой электроизоляции (R1).

На фиг.2 приведена зависимость магнетосопротивления от квадрата индукции для эталонного магнитопровода, отобранного из исследуемой партии для определения константы магнетосопротивления.

Устройство, с помощью которого измеряют коэффициент междувиткового замыкания {фиг.3), содержит исследуемый магнитопровод 1, регулируемый источник 2 постоянного тока, ключ 3, пояс Роговского.

4 (показан в положении, в котором он охватывает витки магнитопровода), флюксметр

5 (микровеберметр Ф191).

Устройство, с помощью которого измеряют магнетосопротивление магнитопровода в зависимости от индукции (фиг,4}, содержит намагничивающую катушку 6, регулируемый источник 7 постоянного тока, ключ 8, катушку 9 для измерения индукции, флюксметр 10, мост 11 постоянного тока (МОД.-6 1) для измерения сопротивления магнитопровода 1 и его изменения при намагничивании. В качестве чувствительного индикатора моста используют зеркальный гальванометр 12 (М17). Ключ 13 позволяет разрывать цепь гальванометра 12 при изменении тока в катушке 2, что исключает перегрузку гальванометра 12 возникающими при этом индукционными токами. Измерения с помощью моста МОД-61 (на одинарном мосте) проводят в режиме неполного уравновешивания по схеме двухзажимного подключения измеряемого сопротивления.

Способ реализуют следующим образом.

Определение константы магнетосопротивления проводят на эталонном магнитопроводе, имеющем наименьшее значение коэффициента междувиткового замыкания и наибольшую величину (по абсолютному значению) магнетосапротивления насыщения среди магнитопроводов исследуемой партии.

5 По виткам отобранного для определения контакты ма гнетосоп рати вления эталонного магнитопровода 1 пропускается ток и измеряется с помощью пояса Роговского 4, охватывающего витки магнитопро-.

10 вода 1, возникающий при включении тока магнитный поток Ф1!, пропорциональный магнитному напряжению. Затем при тех же условиях измеряют магнитный поток Ф1 когда пояс Роговского 4 охватывает один под15 водящий к магнитопроводу ток проводник.

Среднее значение компоненты тока вдоль оси магнитной ленты, из которой навит магнитопровод 1, рассчитывается по формуле

Ф!ч I

20 " % : и где !» — среднее значение компоненты тока вдоль оси магнитной ленты;

N — число витков магнитопровода 1; ! — полный ток, текущий через магнитоп!эовод 1.

Потом определяется компонента тока

1, перпендикулярная оси магнитной ленты, I,t =1 — 1»

3О и коэффициент междувиткового замыкания

Ф! N — фч

1ц ЧБ (1)

Полученноетаким образом значение ко35 эффициента Кэ для повышения точности усредняют по нескольким значениям тока I, Представляя полное сопротивление R эталонного магнитопровода 1 в виде сопротивления двух параллельных ветвей, пол40 учим — = — +—

1 1 1 (2)

8 R» й-! где R11 — сопротивление магнитной ленты, из которой навит магнитопровод 1, являющееся сопротивлением для компоненты тока 1»; и — сопротивление междувитковой электроизоляции, являющееся сопротивлением для компоненты тока I .

Из (2} следует выражение для расчетного значения коэффициента междувиткового замыкания

R» RII

Кра« = = — 1

Я R

Совпадение Kpa«и К (фиг.1) подтверждает правильность представления о сопротивлении магнитопровода, как сопротивлении двух параллельных ветвей.

Коэффициент междувиткового замыкания

1718163 определяет отклонение сопротивления магнитопровода от его расчетного значения, полученного в предположении бесконечно большого сопротивления междувитковой электроизоляции, При намагничивании магнитопровода сопротивление магнитной ленты изменяется. При больших индукциях (больших 81 на фиг.2) в процесс намагничивания интенсивно вовлекаются 90-градусные доменные стенки и тем в большей мере, чем выше индукция, что описывается первым правилом четных эффектов Акулова, устанавливающим линейную зависимость магнетосопротивления от квадрата индукции — = К1( — 81), (3) .

R11

1 где K1 — коэффициент пропорциональности.

Если процессы намагничивания смещением 180-градусных и 90-градусных стенок разделены полностью, то зависимость магнетосопротивления от индукции должна быть линейной — = Kj (B — 82), (4) где Kj — коэффициент пропорциональности;:

Вг — индукция, соответствующая началу намагничивания смещением 90-градусных стенок.

Из (3) следует, что первая производная от магнетосопротивления по индукции с ростом индукции увеличивается, что вызвано прогрессирующим вкладом смещений. 90градусных стенок, в пределе

2 К) BJ =Kj, (5) где Вз — индукция, соответствующая магнетосопротивлению насыщения (последнее

hR определяется из графика — - = f(H), соответствующая ему индукция Вз — из графика

В = f(H).

Из (2) и (3) следует, что изменение сопротивления магнитопровода при намагничивании описывается уравнением

1 1 1

+— й„+В„К (В -В1) Вг отсюда находим

ЬВ К1 82 — 83

1 + К + К К1 (В - ф)

Пренебрегая малой величиной

К К1 ( — 81), получим с учетом (3) — —,",(В - 83) =K1 (B 81) = (6) где K1 — экспериментально определяемый коэффициент наклона.

Измерение магнетосопротивления магнитопровода 1 .в зависимости от индукции

10 осуществляют с помощью устройства, изображенного на фиг.4. Исследуемый магнитопровод 1 намагничивают катушкой 6 с. помощью источника 7 постоянного тока, Индукцию в магнитопроводе 1 определяют из15 МЕрительной катушкой 9 с помощью флюксметра 10. Измерение электросопротивления магнитопровода 1 и его изменения при намагничивании проводят с помощью моста 11 постоянного тока, чувствительным индикатором которого служит гальванометр 12. Ключ 8 служит для управления намагничивающей цепью. Ключ 13 позволяет разрывать цепь гальванометра 12 при изменении тока в намагничивающей ка: тушке 6, что исключает перегрузку гальванометра 12 возникающими при этом индукционными токами.

Результаты измерения магнетосопротивления эталонного магнитопровода в зависимости от квадрата индукции представлены на фиг.2. В соответствии с (6) экспериментально полученая зависимость экстраполируется прямой линией с K1 =—

2,27 10 Гс и B1 = 9670 Гс.

Для магнетосопротивления насыщения магнитной ленты из (4) и (5) имеем (— )з =2 К1 Вз (Вз — 82), отсюда с помощью (6) для магнетосопротив40 ления насыщения мдгнитопровода получим )s = 2 К1 В (В - 82). (7)

ЛВ

Для рассматриваемого в качестве при45 мера эталонНого магнитопровода Вз

=18500 Гс, )s= -6010 . Из(7) находим, -5 что прирост индукции. вызванный смещением 90-градусных стенок, Вз — Bz = 7140 Гс.

Если весь объем магнитопровода 1 в размагниченном состоянии занят поперечными доменами, то величина магнетосопротивления насыщения будет наибольшей и равной

55 R В ЛВ (- ) ....— ()s=гК (В

85 — B2 (8) 1718163

Изменение сопротивления магнитопровода при намагничивании описывается также уравнением

1 д=дд з ч + 8) " — В ") где ЛЯ вЂ” изменение сопротивления магнитопровода при намагничивании; (Ь R< )я — прирос сопротивления магнитной ленты при ее намагничивании до . индукции В в случае равновероятного распределения ориентации спонтанной намагниченности магнитных доменов по слоям легкого намагничивания в размагниченном состоянии.

Из (9) с точностью до малых величин второго порядка следует соотношение, связывающее изменение объема поперечных

ЛЧ доменов - при намагничивании, величину изменения магнетосопротивления

ЬЯ/R, коэффициент междувиткового замыкания Кэ и константу магнетосопротивления (Л Rqq)

R11

h,R — — — — — (1+К) . (10)

ЛЧ Я

ЫR )"

Когда Ж/И = — 1; Л R/R = (ВИ)ямакс, тогда из (8) и (10) следует

2 (< )s> =2 К1 (BA) (1 + К). (11)

Определив с помощью соотношения (11) константу магнетосопротивления на отобранном из исследуемой партии эталонном магнитопроводе, с помощью соотношенияя (10) можно оп ределить объем поперечных доментов в ка>кдом магнитопроводе этой партии, измерив только его магнетосопротивление и коэффициент междувиткового замыкания Ки.

Параметры магнитопроводов, на кото-. рых реализован способ: масса 300-1000 r, ширина магнитной ленты 32 мм, толщина . магнитной ленты 0,28 — 0,30 мм, коэффициент междувиткового замыкания 0,1-0,5.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить количественную информацию об объеме поперечных доменов в витых магнитопроводах с междувитковым замыканием и неизвестной константой магнетосопротивления, способствует повышению точности способа, дает возможность совершенствования технологии изготовления витых магнитопроводов путем подбора склеивающих покрытий и условий отжига, обеспечивающих минимальный объем поперечных доменов.

Формула изобретения

Способ определения относительного изменения объема поперечных магнитных доменов в витых магнитопроводах, включа5 ющий воздействие на испытуемый магнитопровод .постоянным магнитным полем и измерение электрического сопротивления и

его приращения для испытуемого магнитопровода, отличающийся тем, что, с

10 целью повышения точности, до воздействия на испытуемый магнитопровод постоянным магнитным полем пропускают постоянный электрический ток через эталонный и испытуемый магнитопроводы с помощью подво15 дящих проводников и измеряют магнитные напряжения вокруг всех витков магнитопроводов и вокруг одного из подводящих к данному магнитопроводу проводников, после чего постоянным магнитным полем воздей20 ствуют на эталонный и испытуемый магнитопроводы и регистрируют зависимости индукции и приращения электрического сопротивления эталонного магнитопровода от напряженности постоянного магнитного

25 поля, а относительное изменение объема поперечных магнитных доменов в испытуемом магнитопроводе определяют из соотношения

ЛR

30 ЛЧ Я вЂ” — (1 + К.). г(в„"

ЛЧ где - у- — относительное изменение объе35 ма поперечных магнитных доменов;

Л R, R — приращение электрического сопротивления и электрическое сопротивление в отсутствии магнитного поля соответственно, 40 (К ) 3

hR<> 4 Я

К

U g

К1 — наклон зависимости ЛЯ/R от квадрата индукции эталонного магнитопровода;

50 Вз — индукция, соответствующая насыщению электрического сопротивления эталонного магнитопровода от напряженности постоянного магнитного поля, Uk> N — 04ч

55 ц„

Им1, U5> — магнитное напряжение вокруг одного из подводящих проводников для испытуемого и. эталонного магнитопроводов;

1718163

N — число витков испытуемого и эталонного магнитопроводов;

Ори, U » — магнитное-напряжение вокруг всех витков испытуемого и контролируемого магнитопроводов. pac v.1718163

Составитель С. Шумилишская

Редактор C. Пекарь Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Заказ 879 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101