2. Лабораторна установка та методика експериментальних досліджень

Дослідження проводиться на спеціальній моделі магнітної системи, в якій, замінюючи полюси, можна створити різні форми повітряних проміжків, а також змінювати в широких межах довжину проміжку і прикладену до нього магнітну напругу.

До основної частини моделі (рис.2) входять:

1 – верхній магнітопровід, 2 – нижній магнітопровід, 3 – осердя з намагнічувальною котушкою, 4 – змінні полюси, 5 – немагнітні прокладки для встановленя необхідного повітряного проміжку.

Рис.2. Дослідна установка: B1 – вимикач напруги живлення намагнічувальної котушки; R – реостат для зміни струму в намагнічувальній котушці; A – контрольний амперметр в колі намагнічувальної котушці; П1 – перемикач для зміни полярності струму в котушці; П2 – перемикач для підключення вимірних котушок і магнітного потенціалометра до входу мікровеберометра; МП – магнітний потенціалометр

Вимірна котушка w₁, виконана на немагнітному каркасі, а котушки w₂ і w₃ – на полюсах магнітної системи. Магнітний потенціалометр представляє собою гнучкий немагнітний каркас з намотаною на ньому обмоткою.

Магнітну провідність повітряних проміжків визначають за формулою (1.3). Для цього вимірюють магнітний потік, зчеплений з відповідною вимірною котушкою, і магнітну напругу, прикладену до повітряного проміжку.

За принципом дії мікровеберометр Ф199 представляє собою підсилювач постійного струму, який охоплений колом від’ємного зворотного зв’язку за похідною, дякуючи чому здійснюється інтегрування вхідного сигналу. Мікровеберометр здійснює вимірювання вольтсекундної площі імпульсу напруги тривалістю від 1 мс до 1 с. Тому для вимірювання магнітного потоку на вхід Ф199 подається е.р.с. відповідної вимірної котушки, яка індукується в ній при зміні полярності струму в намагнічувальній котушці за допомогою перемикача П₁. Очевидно, що при зміні полярності струму в намагнічувальній котушці у вимірювальній котушці індукується е.р.с.

,

(2.1)

звідки

,

(2.2)

де – покази мікровеберметра.

Різниця магнітних потенціалів вимірюється за допомогою магнітного потенціалометра МП. Аналогічно, як і при вимірюванні магнітного потоку, при зміні в часі струму намагнічувальної обмотки у витках потенціалометра індукується е.р.с., а різниця магнітних потенціалів між кінцями такого потенціалометра пропорційна вольтсекундній площі вихідного імпульсу при зміні полярності струму намагнічувальної обмотки, тобто

,

(2.3)

де – відповідно, покази мікровеберометра і постійна потенціалометра.

Дослідження розподілу магнітної індукції в зоні досліджуваного повітряного проміжку здійснюється за допомогою цифрових або магнітоелектричних приладів з первинним вимірним перетворювачем Холла.

3. Розрахунково-графічна частина

Обчислити магнітні провідності:

3.1. Для циліндричних полюсів з плоскими торцями (рис.3, а).

3.1.1. За формулами, одержаними на основі спрощених уявлень про картину поля

(3.1)

де – провідність без врахування випучування;

d – діаметр полюса;

δ – відстань між полюсами;

– провідність для потоків випучування;

– провідність з бокової поверхні;

x – висота бокової поверхні (рис.3).

а) б) в)

Рис.3. Форма і розміри досліджуваних полюсів: d = 40 мм; a = 40 мм; 2α = π/3; w1=w2=w3=8; x=30 мм

3.1.2. За формулами, одержаними на основі математичної обробки експериментальних даних

(3.2)

де – провідність з урахуванням випучування;

– провідність з бокової поверхні.

3.2. Для квадратних полюсів.

3.2.1. За формулами, одержаними на основі математичної обробки експериментальних даних

(3.3)

де – провідність з урахуванням випучування;

a – сторона квадрата, м;

– провідність з бокової поверхні.

3.2.2. Для повітряного проміжку δ=a/2 розрахувати сумарну провідність за методом Ротерса (метод ймовірних шляхів потоку), замінивши складне об’ємне поле в повітряному проміжку сумою елементарних об’ємних полів

(3.4)

де – провідність між торцями полюсів;

– провідність між ребром торця полюсів (півциліндр);

– провідність між боковими гранями полюсів (пустотний циліндр);

– провідність сферичного квадранта;

– провідність квадранта сферичної оболонки (між боковими ребрами полюсів).

3.2.3. Результат п.3.2.2 порівняти з розрахунком п.3.2.1.

3.3. Для конічних полюсів.

3.3.1. Магнітну провідність з врахуванням випучування за формулою, одержаною на основі математичної обробки експериментальних даних

(3.5)

де α, d, δ – показані на рис.3.

3.4. Побудувати на окремих графіках залежності для кожної форми полюсів:

, – для циліндричних полюсів;

, – для квадратних полюсів;

– для конічних полюсів.