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.
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,
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.
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 |
|
|
|