Способ определения пространственных составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля вблизи массивных проводников

 

Изобретение относится к магнитометрии и предназначено для определения импульсных магнитных полей однофазных , конденсаторных, низкочастотных машин с выпрямлением сварочного тока вблизи рабочих мест сварщиков, обслуживающих это оборудование для контактной сварки. Цель - повышение точности определения, Эта цель достигается одновременными замерами уровня напряжения в момент достижения максимального значения на конденсаторе, нагружающем измерительную индукционную катушку, являющуюся преобразователем магнитного поля и ориентируемую относительно контура машины в зоне обслуживания, и времени достижения напряжением на этом конденсаторе максимума. Величина напряженности определяется из расчетного соотношения и является функцией постоянной измерительной катушки, ее индуктивности и активного сопротивления, величины емкости , нагружающей катушку, расчетной величины максимального напряжения на емкости, отнесенной к произведению максимального тока сварочного контура и взаимной индуктивности измерительной катушки и контура, а также постоянной.времени или частоты собственных колебаний тока сварочного контура. 1 ил. СО С X СП СО О « 4

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЙУБЛИН (д1) О 01 R 33/02

11А 3

6- .1l. 11 ú- -: Р gQ),Ш

Сь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4817519/21 (22) 23.04.90 (46) 30,08,92, Бюл. V 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и тех" нологический институт электросварочного оборудования и Харьковский науч:но-исследовательский институт гигиены .труда и проФзаболеваний (72) Г.H,Äüÿêîâ, В,Б,Карамышев, Т.А.Купленникова, Н.А.Максименко, И.М,Марченко и В.Я.Пушкин (56) Гигиена и санитария. - M.: Ме-. дицина, Н 10, 1989, с, 54-55, ! (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТ«

ВЕННЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ АМПЛИТУДЫ ВЕКТ0РА НАПРЯГ :ЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ВБЛИЗИ МАССИВНЫХ ПРОВОДНИКОВ (57) Изобретение относится к магнитометрии и предназначено для определения импульсных магнитных полей однофазных, конденсаторных, низкочастотных машин с выпрямлением сварочного тока вблизи рабочих мест сварщиков, обслуживающих это .оборудование для

Изобретение относится к измерению магнитного поля и может быть использовано при оценке параметров магнитных полей и определении границ зон безопасного обслуживания технологических электроустановок, содержащих электрические. контуры и токоподводы, по которым протекают импульсные токи относительно боль,, SU„„1758614 Al

2 кс нтактной сва рки. Цель — повышение точности определения. Эта цель достигается одновременными заиераии уровня напряжения в момент дос гижения максимального значения на конденсаторе, Hjгружающеи измерительную индукционную катушку, являющуюся преобразователеи магнитного полл и ориентируемую относительно контура машины в зоне обслуживания, и времени достиженил напряжением на этом конденсаторе л<аксил<ума, Величина напряженности определяется из расчетного соотношения и являетсл функцией постоянной измерительной катушки, ее индуктивности и активного сопротивления, величины емкости, нагружающей катушку, расчетной величины максил<ального напряжения на емкости, отнесенной к произведению максимального тока сварочного контура и взаимной ин дуктивности измерительной катушки и контура> а также постоянной времени или частоты собственных колебаний тока сварочного контура. 1 ил.

1 . ших величин, и, в частности, машин контактной сварки с питаниеи от однофазной сети переменного тока, с трех-, шестифазныи выпряилением сварочного тока, низкочастотных и конденсаторных, Цель изобретения — повышение точности определения.

1758614

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ измерения пространственных составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля.

Устройство, реализующее способ, состоит из рабочей измерительной ка. тушки 1, управляемого переключателя

2, зарядного конденсатора 3, регистрирующего прибора 4, синхронизирующей катушки 5 и счетчика 6 тактовых импульсов стабильной длительности„

Устройство работает следующим образом. 15

Перед началом измерений неподвижно устанавливаются вблизи силового контура установки синхронизирующая

5 и рабочая измерительная катушка 1, а затем производится ряд включений установки при различных уставках выдержки времени на счетчике 6 числа тактовых импульсов стабильной дли тельности, При этом для любой уставки счетчика 6 ЭДС измерительной ка- 25 тушки 1 через замкнутую цепь управляемого переключателя 2 подключается на нагрузочный зарядный конденсатор

3, По истечении установленного числа тактовых импульсов на управляемый переключатель 2 поступает сигнал, по которому происходит отключение нормально замкнутой цепи и конденсатора 3 от измерительно" катушки 1 и подключение ее через нормально открытую цепь к регистрирующему прибору 4, При неизменном положении измерительной катушки 1 подбором числа тактовых импульсов добиваются получения максимальногo отклонения ре- 4О гистрирующего прибора. Этому интер" валу времени t> соответствует определенная постоянная К> для конкретной установки, которая сохраняет свою величину при помещении измерительной катушки с любой ориентацией в любую точку пространства, окружающего контур этой установки, во время проведения измерения составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного полл. После снятия показания регистрирующего прибора управляемый переключатель переводится в исходное состояние.

При любой ориентации оси катушки 1 в пространстве относительно силово55 го контура и на любом расстоянии от него ЭЯС катушки, пропорциональной производной тока силового контура определяется произведением коэФфициента взаимной индукции М катушки и контура и производной тока контуdi

pa ----. Сам ток контура i можно

dr к (2), щ„= р,!!Sw где S - средняя площадь одного витка измерительной катушки, И - число витков измерительной катушки, 1р, = 4Ф. 10 - магнитная посто- лннал.

Таким образом, для определенной измерительной катушки 1 с известным числом витков и геометрическими размерами, с измеренными параметрами индуктивности L, собственного сппро- . тивления совместно с добавочным внешним сопротивлением г, при известной емкости нагрузочного конденса" тора С можно связать расчетное с (†- ) и измеренную

Г И@1 о 11? pacu,макс1 = о его величину в тот же момент времени сo(UCNse vaye1 ) с искомой измео ряемой величиной составляющей вектора напряженности магнитного поля

Н по оси измерительной катушки 1 в точке ее размещения

U с» макс1

Н— (3) Uc)

NI>J расч,мокс +

Длл оборудованил с выпрямлением тока расчетная величина (относительного) напряжения на конденсаторе может быть определена из выражения рассматривать как нарастающую с постоянной времени к экспоненту без учета пульсаций л

„ - i (! — 1."") (!), причем 1„ — установившийсл ток при

° > 5 ьк.

Ток заряда и напряжение на конденсаторе содержит постоянный сомножитель !П „, т.е. полный магнитный поток, сцепллющийсл со всеми витками измерительной катушки и обусговленный током силового контура при условии его установления го мере нарастания, безотносительно к текущему рассматриваемому моменту времейи (и

Uc (0о "k х

MI расч}g Qa "к ° ° )

1 1 к ---"-" — — 1

< )-. г

-kl< a 1

1 (4) 1758614

К Г(t 1

Ц П ) м

} о

М1МЗмаксь tM

Оорл1ула и зобретения где введены следующие обозначения

Я = ——

О ZC (5) r

2Р =

l ., (6) )<,,g = -Р + P — <) <7) Во всех реально существующих электроустановках с выпрямлением постоянная времени силового контура лежит в пределах 1, — — 0,001 - 0,1 с, причем длительность протекания тока с,1 практически всегда превышает ецi 56k л

По мере нарастания тока в контуре абсолютное приращение тока в единицу времени снижается и Э 1С измерительной катушки падает, а напряжение на нагрузочном конденсаторе, начиная с определенного значения времени г„, прекращает свой рост и он начинает разряжаться, Очевидно, что измереwe напрян<ения на конденсаторе удобнее всего производить в момент достижения им этого максимума и фиксировать момент времени его достижения.

Вычисления мгновенных значений относительного напряжения на конденсаторе по (4) производится при

= const ao всем диапазоне возможных изменений этих постоянных времени сварочного контура машин. Время достижения этим напрян<ением максимума t> зависит от величины к, а

4 сама величина максимального отно} ГU<. 1 сительного напряжения 1;,1--)1 М макс } = g также является функцией постоянной

9, Поэтому постоянная регистрирующего прибора V. зависит от постоянной

"с НЭм. макс }, Н

Г и) 54 И1MJ})асч,мцкс g Го где S — средняя эквивалентная площадь одного витка рабочей измерительной катушки магнитометрического преобразователя, Г - число ее витков, (0@ - магнитная постоянная, 11С gqM, макс }g - измеренная величина м максимального напряжения на на грузочном конденсаторе, c Uc1 относительная

PIy Даш макс } +M расчетная величина максимального напряжения на наг рузоч ном конде нса торе, М - взаимная индуктивность силового токового контура и ориентированной относительно него рабочей измерительной катушки;

I — установившийся ток силовом го контура или амплитуда импульса .

Способ определения пространственных составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля вблизи массивных проводников путем воздействия неповторяющихся импульсов тока на индукционный магнитометрический преобразователь, нагруженный конденсатором, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения, изл1еряют максимальное значение напряжения на

20 конденсаторе и время от начала прохождения импульса тока до достижения напряжением этого максимальногo значения и определяют величину пространственной составляющей амплитуды век25 тора напряженности Е„„ из соотношения

1758614

Составитель Л,Устинова

Редактор И,Сегляник Техред И.Моргентал Корректор А.Долиниц

Заказ 2999 Тираж 4,50 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101