книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

Связь между рассмотренными величинами может быть за­ писана как

\>-т = Ѵ Р\2 + Рг2

Потери мощности на тепло в катушке, намотанной на фер­ ромагнитный сердечник, можно записать в виде

обмотки, потерям на гистерезис, на вихревые токи и остаточ­ ные. Последние три слагаемые объединяются в сопротивление, характеризующее потери в сердечнике,

В настоящем пособии рассматриваются только измерения постоянного и переменного (во времени) магнитных потоков, определение статических и динамических характеристик и по­ терь в стали ферромагнитных материалов.

§ 1. ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА, ПОСТОЯННОГО

ВО ВРЕМЕНИ

Для измерения магнитного потока, постоянного зо време­ ни, наибольшее распространение получил индукционный метод измерения. При этом в наследуемое поле помещается измери­ тельная катушка таким образом, чтобы плоскость ее витков

290

По контуру «катушка — баллистический гальванометр» по­ течет ток V Катушка обладает индуктивностью L K , а весь контур—.активным сопротивлением RK. При прохождении то­ ка по контуру в этом контуре создаются э. д. с. самоиндукции

eL — —LK —gj- и падение напряжения на активном сопротив­

(катушка находится в неподвижном состоянии на постоянном магните) и t2 (катушка уже снята с .магнита) нет изменения магнитного потока, пронизывающего катушку, и, следователь­

Второе слагаемое в правой части равенства дает нуль, так

как

= 0,

292

Таким образом, по отклонению указателя баллистического гальванометра ат и заранее определенной его постоянной Сб' можно найти величину магнитного потока Ф постоянного маг­ нита.

Для правильного измерения необходимо, чтобы время сдерживания катушки (t2—tx) было намного меньше периода колебания гальванометра, что вытекает из теории баллистиче­ ского гальванометра, рассмотренной ранее.

293

Баллистический метод измерения .магнитного потока был впервые предложен русскими учеными Э. X. Ленцем и Б. С. Якоби.

Для измерения магнитного потока в широком диапазоне величин (от 10~4 до единиц веберов) можно использовать один и тот же баллистический гальванометр, если изменять его по­

широко изменять, применяя измерительные катушки с различ­ ным числом витков wK.

Схема баллистической установки для измерения магнитно­ го потока в широком диапазоне величин представлена на рис. VI11-2. Схема имеет две цепи: 1—градуировочную и 2—изме­ рительную. Первая цепь, предназначенная для определения баллистической постоянной гальванометра Сб', состоит из первичной обмотки образцовой катушки взаимной индуктивно­ сти M (M = 0,01 гн), амперметра, сопротивления Ru двухпо­ люсного переключателя П и вспомогательной батареи.

катушки взаимной индуктивности М.

Баллистическая постоянная гальванометра в единицах маг­ нитного потока Сб — RKCö зависит от сопротивления конту­ ра баллистического гальванометра RK. Следовательно, для каждого значения сопротивления RK необходимо определять постоянную Сб'.

294

При замыкании переключателя П по первичной обмотке катушки M пойдет ток / ь который вызовет потокоецепление Чгі2, связанное со вторичной обмоткой катушки М,

Величина W\2 равна изменению потокосцепления АЧ^ігдак как ранее потокоецепление отсутствовало.

При переключении направления тока переключателем из­ менение потокосцепления определится:

ДЧг 1 2 = М-2/,.

На изменение потокосцепления со вторичной обмоткой ка­ тушки M будет реагировать баллистический гальванометр и его указатель отклонится «а угол лт. Поэтому согласно фор­ муле (ѴІІІ-6)

Б. Измерение магнитного потока веберметром (флюксметром)

На рис. ѴІП-3 представлена принципиальная схема измере­ ния магнитного потока веберметром. Принцип действия уст­ ройства аналогичен А, но с той разницей, что количество элек­ тричества, протекшего через измерительную катушку wK, изме­ ряется не баллистическим гальванометром, а веберметром.

Вебер'метр является магнитоэлектрическим прибором, шка­ ла которого лроградуирована в единицах магнитного потока. Он менее чувствителен, чем баллистический гальванометр, но им удобнее пользоваться для измерения и непрерывного на­ блюдения медленно изменяющихся магнитных потоков.

Веберметр характерен тем, что ток к его катушке wB под­ водится через безмоментные токопоідводы и поэтому при от-

295

клонении подвижной системы не создается механический про­ тиводействующий момент.

Измерительная катушка w„ соединяется с катушкой веберметра wR через переключатель П, когда он находится в поло­ жении И («измерение»).

Рис . V1II-3

При одергивании измерительной катушки с исследуемого постоянного магнита подвижная часть веберметра (катушка и стрелка) отклонится на угол Да, который пропорционален из­ менению магнитного потока ДФ. Действие веберметра основа­ но на принципе, сформулированном академиком В. Ф. Миткевичем: магнитный поток замкнутого контура всегда стремится сохраниться неизменным. Если происходит изменение магнит­ ного потока ДФ, пронизывающего катушку wK, то катушка w должна отклониться на такой угол Да, чтобы изменение маг­ нитного потока .пронизывающего ее, компенсировало это изме­ нение ДФ.

Это можно записать в виде

296

неподвижна и может находиться на любой отметке шкалы, так как у веберметра отсутствует механический противодействую­ щий 'момент. Чтобы вернуть стрелку в какое-то заранее при­ нятое исходное положение (необязательно нулевое), катушку

§ 2. И З М Е Р Е Н И Е МАГНИТНОГО ПОТОКА, ПЕРЕМЕННОГО ВО ВРЕМЕНИ

Это измерение производится индукционным путем, т. е. в исследуемое переменное магнитное поле помещают неподвиж­ ную катушку с числом витков w„. По закону электромагнитной индукции в ней будет наводиться э. д. с.

w.и dt

Принцип измерения тот же, что и в случае измерения по­ стоянного магнитного потока. Катушка соединяется не с бал­ листическим гальванометром, а с вольтметром переменного то­

297

При включении вольтметра по схеме двухполупериодного выпрямления его показание равно арѳднему значению наведен­

щения рассмотрения данной схемы). Из приведенных кривых

Рис. ѴІІІ-4

Тогда среднее значение наведенной в катушке э. д. с. опре­ делится формулой

298

Зная, что действующее и среднее значения э. д. с. связаны ко­ эффициентом формы Аф кривой э. д. е., можно найти амплиту­ ду магнитного потока по показанию вольтметра следующим образом:

Формулы (ѴІІІ-9) и (ѴШ-10) справедливы для любой фор­ мы периодического магнитного потока. Во втором случае, од­ нако, надо знать коэффициент формы &ф .

Если кривая э. д. е. синусоидальна, то коэффициент формы этой кривой кф—ЛЛ\. Тогда

§ 3. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Как было указано выше, различают начальную кривую на­ магничивания и основную (коммутационную). Первая кривая снимается на предварительно размагниченном образце при плавном, монотонном возрастании напряженности постоянного магнитного поля, т. е. тока в намагничивающей обмотке. Ос­ новная, или коммутационная, кривая намагничивания сни­ мается также на предварительно размагниченном образце, но при ступенчатом (дискретном) увеличении намагничивающего тока с одновременной его коммутацией, т. е. многократным (5—10 раз) изменением его полярности при каждом изме­ рении.

Наиболее часто на практике определяют основную (комму­ тационную) кривую намагничивания и петлю гистерезиса. Нахосждение точек этих кривых выполняется баллистическим методом (см. ранее).

Образцы исследуемых магнитных материалов могут быть выполнены в виде кольца (тороидальной формы) или стержня.

А. Определение магнитных характеристик кольцевых образцов

Рассмотрим принципиальную схему баллистической уста­ новки (рис. VIII-5) для снятия статических характеристик кольцевого образца. На кольцевой образец наматывают сна­ чала измерительную обмотку w„ (желательно по всему пери­ метру-кольца), а сверху — намагничивающую обмотку wH

299