Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 199

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

никают импульсы э. д. с , направленные

навстречу друг другу. Если при со­

блюдении условии " ' 1

ѵ

 

" ' і д - і

w2x = І Г 2Л' 1 1

r x ~ R ; V импульсы э - Д- с - Е С равпы по

величине, т. е. если

свойства материалов испытуемого и эталонного образцов не­

 

 

 

 

 

 

одинаковы, то подвижная часть баллистического гальванометра БГ

даст отброс.

Д л я определения

точки

основной

кривой намагничивания

испытуемого

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

в виде

кольца. Измерительная обмотка эталонного образца секционирована.

При

переключении направления тока в намагничивающих обмотках на­

блюдают отброс подвижной части баллистического гальванометра. Изменяя число

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


Магнитометрический способ. В ряде случаев целесообразно проводить испы­ тания в разомкнутой цепи. При таких испытаниях применяют магнитометриче­ ский, индукционно-баллистическші и ряд других способов.

Магнитометрический способ основан на взаимодействии двух намагниченных тел. Магнит, подвешенный на бсзмоментной нити, устанавливается но направ­ лению действующего на него внешнего магнитного ноля. Если поднести к такому магниту второе намагниченное тело, то он повернется на некоторый угол Ô и установится вдоль вектора результирующего магнитного поля . Если второе тело поднесено к подвижному магниту так, что оси их перпендикулярны, то угол

Ѳ определяется

выражением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e =

a r c t g | ^

 

(162)

где

Нх

— напряженность

магнитного

поля, созданного

в точке расположения

подвижного магнита вторым намагниченным телом; ІІ„

— напряженность

пер­

вичного

(обычно

земного)

магнитного

 

 

 

поля .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Этот метод применяется для изме­

 

 

 

рения напряженности

магнитного поля

 

..ІА

 

и магнитных моментов тел, а следова­

 

 

тельно, и намагниченности, так

как

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

M уі — магнитный

ігомент

тела;

 

 

 

V — объем намагниченного

тела.'

 

Рис. 210.

Принципиальная

 

 

Устройство элементарного

магнито­

 

метра представлено на рис. 210. Испы­

магнитометра

 

туемый образец 1

помещается

в

намаг­

 

 

 

ничивающую

катушку

2,

ось

которой

перпендикулярна осп подвижного

маг­

нита 3', подвешенного на безмоментноіі нити и расположенного в отсутствии образца в направлении земного поля. Катушка 4 служит для компенсации влияния поля намагничивающей катушки 2 на подвижный магнит 3.

При пропускании тока по обмотке намагничивающей катушки образец на­ магничивается, и в точке расположения подвижного магнита возникает магнит­ ное поле, напряженность которого можно подсчитать по формуле

I I ѵ

2Л/„

/

рр \

Л 3

1

(163)

 

 

Л* /

где Л расстояние от центра образца до рассматриваемой точки; р — коэф­ фициент распределения, учитывающий неравномерность намагниченности об­

разца по его объему.

 

 

 

 

 

Используя выражения (162) и (163)

и

зная

величину начального

поля

# „ ,

можно найти Мш

и IIх. Д л я определения

коэффициента р проводятся два измере­

ния при различных значениях расстояния

Л, в

результате получается

система

двух уравнений

с двумя неизвестными

Мм

и

р. По магнитному моменту

Мы

можно определить намагниченность / . Необходимо помнить о том, что испытание проводится в разомкнутой цепи, следовательно, нужно вводить поправку при под­ счете намагничивающего ноля (см. § 37).

Коэрцптиметр. Одной из характеристик, определять которую наиболее целесообразно в разомкнутой цепи, является коэрцитивная сила.

Измерительные устройства, предназначенные для измерения коэр­ цитивной силы, называются коэрцитиметрами. Принцип их работы может быть различным.

Простейший коэрцптиметр, основанный на использовании нндук-

ционно-баллистического способа

(рпс. 211), состоит из соленоида 1,

10*

291


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

 

 

 

гальванометра при перемеще-

 

 

 

нии

измерительной

катушки

 

 

 

из

положения

/

в

положе­

 

 

N

ние

II.

Это

соответствует

 

 

равенству

нулю

изменения

 

 

 

 

 

 

потока, сцепляющегося с вит­

 

 

 

ками

измерительной

ка­

 

г

 

тушки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЬФ =

8{В1-Вп)\

 

 

и

 

 

 

 

 

 

£ і = Po ( # + / ) ;

 

Вц = 0.

 

- 0 — 0 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 211. Схема

коэрцитиметра

 

Если АФ =

0,

то 5 7

= О,

 

 

 

т. е.

поле

соленоида

равно

искомой

коэрцитивной силе. Последняя может быть определена по

значению

тока / в

обмотке соленоида и его

постоянной

 

Ск:

 

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


Рис. 213. Устройство внбра циониого выпрямителя

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

ных частотах и условиях на­

 

 

магничивания

отличаются

 

 

рядом

особенностей.

 

 

 

Рассмотрим

некоторые,

 

 

наиболее

распространенные

 

 

способы определения динами­

 

 

ческих

характеристик

маг­

 

 

нитных

материалов.

Рис.

212. Схема

способа амперметра и

Способ

амперметра

и

вольтметра

 

 

вольтметра.

Это

простейший

 

 

способ испытания

ферромагнитных

материалов в переменных полях.

Принципиальная схема приведена на рис. 212.

Напряженность поля

определяется по току в намагничивающей обмотке w и ее параметрам,

а индукция — с

помощью

вольтметра

средних значений по сред­

нему значению

напряжения

(э. д. с.) в

измерительной обмотке WB-

 

ср

4 ^ B s o 6 p ' Г

il

 

^ о Я т э '

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

и напряженности

поля применяется вольтметр магнитоэлектрической

 

 

системы с управляемым

выпрямителем.

I

0

Управляемый выпрямитель может

быть

механическим и электронным. В прак­

 

 

 

 

тике магнитных измерений часто при­

 

 

меняются

механические

выпрямители,

M Е

 

недостатком

которых

является

лишь

 

ограниченный

частотный диапазон. На

 

повышенных частотах пользуются элек­

 

 

тронными

схемами.

 

 

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

значения

индукции и

на­

пряженности

намагничи­

вающего

поля.

 

 

На рис. 214

приведена

принципиальная

схема

феррометра.

Основными

элементами схемы являют­

ся: кольцевой образец

из

испытуемого

материала с

намагничивающей w и

из­

мерительной

WB обмотка­

ми: МБ

— механический

выпрямитель

с

обмоткой

управления,

которая

пи­

Рис. 214. Принципиальная схема феррометра тается от ротора

фазорегу­

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:

ию р :

1

uxdt;

их = ех пр ,

 

 

Т

 

 

где ех — э. д. с. на

зажимах

вторичной

обмотки

катушки

с коэф­

фициентом взаимной индуктивности

M;

г = r u p +

гх + г1{

—- сопро­

тивление цепи

милливольтметра;

г п р

— сопротивление

прибора;

гх сопротивление

вторичной обмотки катушки М\ іх — ток в пер­

вичной обмотке катушки взаимной индуктивности, а следовательно,

и в намагничивающей

обмотке;

 

 

U іср :

dix = — M r T

v t

^ 2

 

 

 

294