книги из ГПНТБ / Электрические измерения. Общий курс учебник

н а п р ав л е н ия тока в намагничивающих обмотках в измерительных катушках воз­

образца устанавливают в намагничивающих обмотках силу тока, соответствую­ щую заданной напряженности поля 11, на магазинах ставят одинаковые сопро­ тивления rN и г , численно равные значению индукции в эталонном образце (для

той я;е напряженности поля II), умноженному на коэффициент к, кратныіі 10. Наблюдают отброс подвижной части баллистического гальванометра в момент изменения направления тока в цепи намагничивающих катушек. При наличии отброса подвижной части гальванометра реагирует сопротивление гх, добиваясь нулевого показания гальванометра.

Рис. 209. Схема дифференциальной индукционнобаллистической установки

Значение магнитной индукции испытуемого образца определяется п? соот­ ношений:

rN ~JiN kBN ~ к •

Дифференциальный индукционно-баллистическпй метод испытания ма­ териала может применяться н при испытании материала в целых листах. Лист закладывается в плоскую намагничивающую катушку, для создания замкнутой магнитной цепн служит ярмо . Измерительная катушка для определения индук­ ции имеет ту же длину, что и намагничивающая. Индукция в испытуемом об­ разце (листе) сравнивается с индукцией эталонного образца, который выполнен

витков измерительной обмотки эталонного образца, добиваются нулевого пока­ зания гальванометра.

Индукция в испытуемом образце определяется с помощью градуиров очных таблиц, которые составляются для эталонного образца и содержат значения маг­ нитных потоков, сцепляющихся с каждой из секций измерительной обмотки при заданных значениях намагничивающего тока. Разделив найденное по таблице значение потока на произведение сечения образца и числа витков измерительной обмотки, получают значение индукции в испытуемом образце.

Достоинства этого варианта заключаются в том, что пспытывается целый лист, годный после испытания к употреблению, исключается наклеп материала, неизбежный при изготовлении полос.

290

измерительной катушки 2, которая может перемещаться с помощью специального устройства (на рис. 211 не показанного), и баллисти­ ческого гальванометра Б Г . Измерение производится следующим обра­ зом. Намагниченный до насыщения образец 3 помещают в центре соленоида на его оси так, чтобы измерительная катушка, охватыва­ ющая образец, находилась на его нейтрали. По обмотке соленоида, постоянная которого известна, пропускают ток такого направления, чтобы поле соленоида размагничивало образец. Постепенно увеличи­ вают размагничивающее поле (увеличивая силу тока) до значения, при котором не будет отклонения подвижной части баллистического

He = ChI.

Существуют разновидности коэрцитиметров, отличающихся лишь методом индикации момента равенства размагничивающего поля и коэрцитивной силы образца.

39. Определение динамических характеристик магнитных материалов

Общие замечания. Большинство способов определения динами­ ческих характеристик основано на законе электромагнитной индук­ ции.

Определению подлежит э. д. с , индуцируемая в измерительной катушке и>в- Эта э. д. с. (чаще напряжение) измеряется различными методами. В зависимости от того, какой измерительный прибор применен, можно найти среднее, действующее, мгновенное значение э. д. с , действующее значение первой гармоники э. д. с. и т. д. Если использовать вольтметр средних значений (это наиболее рас­ пространенный в магнитных измерениях прибор), то исключается зависимость результата измерений от формы кривой, что очень важно, так как в большинстве случаев форма кривой искажена и коэффициент формы кривой неизвестен.

В случае применения вольтметра с управляемым выпрямителем можно измерить мгновенные значения напряжений, а следовательно,

292

мгновенные значения индукции и напряженности поля, т. е. опреде­ лить точки динамической петли. Подробнее об этом методе измерения будет сказано ниже.

Так как результаты испытания ферромагнитных материалов в пе­ ременных магнитных полях зависят не только от свойств материала, но и от электромагнитных процессов в нем, то испытания при различ­

определяется по току в намагничивающей обмотке w и ее параметрам,

Феррометр. В феррометре индукционный метод измерения исполь­ зуется для определения не только магнитной индукции, но и напря­ женности поля.

Для определения амплитудных и мгновенных значений индукции

Механические управляемые выпря­ мители бывают двух типов: вибрацион­ ный, работающий по принципу поля­ ризованного реле, и эксцентриковый. Рассмотрим устройство и работу вибра­

ционного управляемого выпрямителя (рис. 213). На одном из полюсов постоянного магнита M расположен электромагнит ЭМ, обмотка которого питается переменным током. Между полюсами электромаг­ нита может колебаться пластинка П из ферромагнитного материала, укрепленная на втором полюсе магнита. При колебаниях пластин­ ки // контакт К замыкает и размыкает цепь вольтметра.

293

Моменты замыкания (точно на половину периода) и размыкания цепи прибора зависят от фазы управляющего тока (тока в обмотке электромагнита).

Если кривые напряженности намагничивающего поля (тока в на­ магничивающей катушке) и потока (индукции) в образце не содер­ жат четных гармоник, то любые два значения тока и потока, сдвину­ тые во времени на половину периода, равны по величине и обратны по знаку. '

В этом случае, используя вольтметр средних значений с механи­ ческим выпрямителем, можно измерить максимальные и мгновенные

лятора ФР; M — катушка взаимной индуктивности, выполняющая роль дифференцирующего устройства; AT — автотрансформатор для регулировки намагничи­ вающего тока; mV — милливольтметр; гв и гн — магазины сопро­ тивлений для регулирования чувствительности милливольтметра.

Для измерения напряженности намагничивающего поля переклю­ чатель П ставится в положение 1. Показания милливольтметра в этом случае определяются следующими соотношениями:

вичной обмотке катушки взаимной индуктивности, а следовательно,

294

Так как г'/, = — і

то

Следовательно, среднее значение напряжения пропорционально мгновенному значению напряженности намагничивающего поля.

Для измерения индукции переключатель П ставится в положение 2. Показания милливольтметра в этом случае определяются соотно­ шениями:

т

+г2 + г в — сопротивление цепи прибора; г2 — сопротивление изме­

рительной обмотки WB',

т

Следовательно, среднее значение напряжения пропорционально мгновенному значению индукции в метериале.

Изменяя фазу управляющего напряжения, можно изменять моменты включения выпрямителя. Таким образом, изменяя угол сдвига между управляющим и измеряемым напряжениями, можно

вершин динамических петель необходимо при каждом значении намаг­ ничивающего тока с помощью фазорегулятора получить максималь­ ное показание милливольтметра.

С помощью феррометра можно найти и удельные потери Р на

Эти потери можно определить и по площади динамической петли. Завод «Точэлектроприбор» выпускает феррометр типа У542, предназначенный для испытаний в переменных, полях с частотой

295

Г)0 Гц кольцевых образцов и образцов в виде полос (последние поме­ щаются в специальный пермеаметр).

Применение потенциометра переменного тока. Д л я определения динамиче­ ских характеристик магнитных материалов можно применить потенциометр переменного тока (рпс. 215) с помощью которого находятся максимальные зна­ чения первых гармоник намагничивающего поля и магнитной индукции; для этого потепцпометр должен иметь нуль-индикатор, настроенный на основную частоту.

Основные магнитные характеристики определяются по следующим фор­

Рис. 215. Определение динамических характе­ ристик при помощи по­ тенциометра переменно­ го тока

Напряженность намагничивающего поля подсчитываете*! по падению на­ пряжения на образцовом сопротивлении r jy, включенном в цепь намагничиваю­ щего тока:

Осциллографический способ. Осциллографический способ испыта­ ния магнитных материалов нагляден и прост. Он дает возможность визуально наблюдать и фотографировать динамические кривые в весь­ ма широком диапазоне частот. Кроме того, он позволяет наблюдать характер влияния'различных факторов (например, подмагничивания постоянным полем) и изменений режима намагничивания на форму и размеры динамической петли.

Электронный осциллограф можно использовать двумя способами. Можно воздействовать на электронный луч непосредственно магнит-

296

ным полем. Этот метод в схемах для испытания магнитных материалов широкого распространения не имеет. Обычно применяется другой метод — воздействие на электронный луч электрическим полем, изме­ нение которого зависит от исследуемого магнитного поля.

На пластины осциллографа (рис. 216) подаются два напряжения, соответственно пропорциональные напряженности намагничивающего ноля H и магнитной индукции в материале В .

Для получения напряжения, пропорционального напряженности ноля 11, в цепь намагничивающего тока включено образцовое сопро-

Рис. 216. Определение динамических характеристик при помощи электронного осциллографа

тивление г>, падение напряжения с которого"подается на горизонталь­ ные пластины осциллографа:

чить интегрирующую цепь, так как э. д. с. на зажимах W в

В качестве интегрирующей цепи в схеме может быть применена цепочка г — С. При соблюдении условия г ^> хс напряжение на конденсаторе С будет равно интегралу от входного напряжения:

297

т. е. напряжение на конденсаторе пропорционально мгновенному зна­ чению индукции в материале образца. Это напряжение подается на вертикальные пластины осциллографа.

Для определения значений В я H необходимо произвести градуи­ ровку осциллографа. Она может быть сделана несколькими спосо­ бами. Один из способов сводится к градуировке осциллографа в еди­ ницах напряжения. Для этого на пластины осциллографа подаются известные напряжения и подсчитываются масштабы:

2 / 2 ' / J 2 2/2~/J B

где U2 и Us — действующие значения напряжений на горизонтальных и вертикальных пластинах; п г и п в — длины световых полосок по горизонтали и по вертикали, соответствующие двойным амплитудам приложенных напряжений.

Максимальные значения напряженности поля и индукции под­ считываются по формулам:

амплитудного вольтметра определяется максимальное значение паде­ ния напряжения UmN на сопротивлении rN, а с помощью вольтметра средних значений замеряется напряжение непосредственно на зажимах измерительной обмотки іив-

Масштабы по горизонтальной и вертикальной осям определяются соотношениями:

Этот метод градуировки исключает погрешность интегрирующей цепочки.

По полученной осциллограмме можно подсчитать удельные потери в материале:

р SumrmB ,

г-—у—Г,

где sn — площадь динамической, петли; у — удельный вес метериала; / — частота поля.

Осциллографический метод определения характеристик магнит­ ных материалов применяется для разбраковки образцов по форме

298

петли при помощи так называемых ферротестеров (подобный ферротестер входит в комплект феррометра типа У542 завода «Точэлектроприбор»).

Ферротестер позволяет не только сравнивать испытуемый мате­ риал с эталонным, но также и определять значения намагничиваю­ щего поля и магнитной индукции.

Мостовые схемы. Применение мостовых схем для определения характеристик магнитных материалов основано на измерении с помо­ щью моста переменного тока индуктивности L x и сопротивления переменному току гх катушки, сердечником которой является испы­ туемый магнитный материал. Для испытания магнитных материалов можно применять любой мост, пригодный для измерения индуктив­ ности и сопротивления. Однако в зависимости от требуемых условий

испытаний выбирается та или иная схема. При низких частотах (промышленная частота и нижняя часть звукового диапазона) часто используется схема моста с образцовой индуктивностью (рис. 217, а), на более высоких частотах предпочтительны резонансные мосты (рис. 217, б).

Приведем уравнения равновесия мостов и основные расчетные формулы для определения магнитных характеристик по измеренным

299