Устройство для измерения магнитных напряжений

 

Класс 21е, 12, 21е, 37,, СССР № бИ93

Описдник изовркткния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобрепгений Госп.гана ССР Ф=—

Ч

M. И. Левин

Устройство для измерения магнитных напряжений

Заявлено 22 марта 1941 года в Комитет по делам мер и измерительных приборов при СНК СССР за ¹ 101 (300004) Опубликовано 31 августа 1944 года

Широко известно измерение переменных магнитных напряжений при помощи ферромагнитного сердечника, счабженного равномерно наложенной по его длине измерительной обмоткой, приключенной к электрическому измерительному прибору. Такой сердечник прикладывают концами к тем точкам, между которыми измеряется разность магнитных потенциалов, и по измерительному прибору делают отсчет.

Согласно настоящему изобрете-нию, предлагается в таком устройстве снабдить сердечник, выполненный в виде скобы, дополнительной компенсационной обмоткой, питаемой через фазорегу IHTop переменным током той же частоты, что и частота тока, намагничиваю щего исследуемое изделие; благодаря этому измерение может быть произведено по компенсационному методу — путем определения числа ампервитков компенсационной обмотки, необходимых для компенсации вышеуказанной разности магнитных потенциалов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена в перспективном виде конструкция предлагаемого устройства, а на фиг. 2 и 3 — схемы включения его.

Испытуемый образец 1 намагничивают электромагнитом 2, имеющим обмотку 3, питаемую переменным током. Индукция в образце 1 определяется, как всегда при индукционном методе исследования, по измерению э.д.с. Е, наводимой магнитным потоком Ф в обмотке 4, надетой на образец.

Измерение напряженности поля в образце 1 производится следу1ощим образом: к испытуемому образцу прикладывается скоба 5, выполненная из ферромагнитного материала с большой начальной проницаемостью и имеющая две обмотки 6 и 7. Толщина скобы должна быть очень малой (порядка 1 мм), а сечение — постоянным по всей ее длине. Обмотка 6 намотана равномерно по всей длине скобы в два слоя. К зажимам этой обмотки приключен вибрацио нный гальванометр Г. Обмотка 7 надета на скобу поверх обмотки 6 и приключена к источнику переменного тока с напряжением, регулируемым по величине и фазе при помощи фазорегулятора ФР.

Установив скобу 5 на изделии 1, как показано на фиг. 1, регулируют

¹ á4093 ток 1 В (:(HfoTKB 7 !! доб(!Ва!Отся отсутствия -. ока В внбрац!:онном га,!ьВанометре Г. От«1 тствие TOI<3 В галь еаномстрс свидетельствует оо отсутствии:!!агн!!тцого потока В скобе; последнее может иметь место олько тогда, когда магнит.!ое нач(ряжс шс х!ежду точками и и i) образца, ко;орых касаются нож I! скобы, уравновешено мап!нтодвн;кущей силой, создаваемой током 1

В оомотке 7. Сг!сдоватс;!ь!!о ц:;! о 1 а-; равновесии !Б =1», откуда l-l=, z

Таким образом, измерив силу тока I амперметром A и зная расстояI! Ie между ножками скобы и чи«ло витков II-, обмотки 7, легко определить Н вЂ” напряженность но:!я гока в образце на участке ab.

Если желательно определить не только вели ншы индукции и напряженности В образце 1, но и сдзпг фаз между ними (который необходимо знать, если желательно определить удельные потери в железе и эффективную магнитную проницаемость), то нужно измерить сдвиг фаз между током 1 и э.д.с.

Е, наводимой в обмотке 4. Последнее легко сделать, измеряя 1 и E при помощи потенциометра переменного тока, или какими-либо вектормерными приборами (например, магнитоэлектрическими гальванометрами, включенными через вибрационные выпрямители).

На фиг, 2 изображена схема с потенцио метром переменного тока, удобная в тех случаях, когда же:!ательно измерить индукцию в образце при заданной напряженности.

Здесь П вЂ комплексн потенциометр переменного тока, ФР— фазорегулятор, AT — регулирующий автотрансформатор, PT — разделительный трансформатор, P — реостаты, К вЂ” переключатель (ключ), à — гальванометр, А — амперметры. Измерение производится следующим образом: перемещая движки реостатов Р, устанавливают в компенсирующей обмотке 7 скобы 5 ток 1, соответствующий желательному значени!о напряженности: н!

1— = —.

wJwH=

l и Е-=1л — j I;:.

Здесь и !: — отношения напряжепий на реохордах потенциометра к току в рабочей цепи; если применяются обычные комплексные IIoтенциометры. у которых шкалы градуированы так, что при рабочем токе в потенциометре, равном I„ =

= 0,5 А, они непосредственно показывают напряжение на реохордах в вольтах, !То

1-!а

a = = 2 (а

0,5 и 3=- =2иь, Ub

0,5 где U, и UI, — показания шкал потенциометра.

Так как

i=-= =— 1В5 4, то

Si

1 w4 S

1 в =1 (a+ j, !.) =— " 4

a z : j- Iz

+j ш w4S о) w;w4S

° н

+j !

<" Г 4 4 (где S — сечение образца), а

В„ = г„.

1 21 с) У4Я

На фиг. 3 изображена схема с специальным двойным потенциометром, которой удобно пользо3ТоТ же TQK проходит через рабочую цель !IOIeII!Iifo ferpa нсоеменного тока. Установ!!В ток 1, приключают галшганамстр к обмот!<с б скобы 5 (кл!оч К В положении 1) и, рс; улируя при помощи фазорегу:!ятора ii регулируя;щего автотрансформатора ток В намагнинша ницсй оомотке 3, добиваются отсутствия тока в Впбра.авион!!ом гальва!(омстрс Г. После этого, пе;евсд!! к«!!о К В положсш!е II, переме !а!от рычаги и движки потен;(номстра П. компенсируя э.д.с. Е в обмотке 4. При дост!(гнуто а двойном равновесии имеют место следующие соотношения:

¹ 64093 ваться, если желательно измерять составлшощие напряженности при заданной величине индукции.

Компенсационная обмотка скобы состоит в рассматриваемом случае из двух отдельных частей 7 и 7" с относительно больш I;I числом витков.

Обе асти присоединены к движкам двойного потенппометра ДП, первая — через активное сопротпв::ение R,, вторая, — :cðåç }мкость С.

При измере}цш Bbl п}сляют значение Е = 4,44 л..1Вп15, соответствующее заданному значе;ппо индукции В„„ и устанавливают так движок I и такое значение 1„, ITOбы 1„1 = I-:. Затем, поставив переключатель К в положение II/ регулируют ток в намагничива}ошей обмотке, добиваясь отсутствия тока в гальванометре Г. При этом в образце 1 будет установлен поток с заданной величиной индукции. После этого, переведя ключ К в положение I, перемещают движки двойного потенциометра, вновь добиваясь отсутствия тока в гальванометре.

При двойном равновесии магнитное напряжение Hl уравновешивается магнитодвижущими силами t. w/7 .и

// /, //

1ь w7, т. е. Hl= Ià w>- - Ib w7,.

Так как I, и Ib малы по сравнению с I, то можно считать:

Г, I, = }, Ib = Ib rb j u> C а (сопротивлениями обмоток 7 и 7" пречебрегаем по сравнению с R, и — ).

Следовательно, Г

Hl =}о -т-j I w ь и>С о а

/ //

Га

О -, . Π—. Г О)

H . - ) b bC.

Так как Ip совпадает по фазе с Е и находится, следовательно, в квадратуре с В, то составляющая

Н, совпадающая на фазе с В (намагничивающая), равна

}, ж

t) C

l а составляющая Н, сдвинутая по отношешпо к В «а четверть периода (составляющая потерь1—

}/) ! }...=и

К, „И == 4,44 ) g И„S

Так как

)-} то - - == 4 44 -;"5 )) Г

Ви, Н, Г, — — 44! }5

}, 1 }), Предмет изобретения

Устройство для измерения магнитных напряжений на переменном токе при помощи скобы из ферромагнитного материала, имеющей равномерно распределенную по длине обмотку, присоединенную к электрическому измерительному прибору, и прикладываемой концами к тем точкам исследуемого изделия, между которыми измеряется разность магнитных потенциалов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что скоба снабжена дополнительной компенсационной обмоткой, питаемой через фазорегулятор переменным током той же частоты, что и частота тока, намагничивающего исследуемое изделие, с целью производства измерения путем определения ампервитков компенсационной обмотки, необходимых для компенсации вышеуказанной разности магнитных потенциалов.

Оппсачное устройство может п}эпменяться для исследования магlIlITIIbIx свойс II электротехнической стали прп перемеш.ом токе íà IIOбых образцах) в ко-орых можно создать на некотором участке равномерно распределенный магнитный поток. Метод применим для исследования железа как на ма Tblx. образцах, так и в целых листах. Возможно также исследование влияния подмагничиванпя постоянным током. Измерение магнитного напряжения методом компенсации его магнитодвижущей силой может быть применено и для более общих исследований магнитных цепей, например, для измерения магнитных сопротивлений отдельных участков, полей рассеяния и т. п.

¹ 64093

Фиг. 1

Фиг. 2

Фиг. 3

Техн. редактор M. В, Смольякова

Отв. редактор Д, А. Михайлов

Д1235б9 Подписано к печати 13/VII-1946 г. Тираж 500 экз. Цена б5 к. Зак. 105.

Типография Госпланиздата, нм. Воровского, Калуга