Файл: Туровский Я. Техническая электродинамика.pdf

как за время измерения исследуемый объект практически не успевает нагреться.

М е т о д н а ч а л ь н о г о п р и р о с т а т е м п е р а т у р ы т е л а . Для произвольной точки внутри металлического тела, обладающего внутренними объемными источниками тепла, можно написать урав­ нение теплового равновесия

где р — потери мощности на" единицу объема тела, Вт/м3 ; с —тепло­ емкость, Вт • с/(кг • °С); v—плотность тела, кг/.м3; 6— температура тела, °С; t — время; Хх, Ху, Хг— коэффициент теплопроводности ме­ талла по соответствующим осям, Вт/(м • °С).

В случае, когда исследуемый элемент имеет вид листа, в кото­ ром на всей его толщине выделяется одинаковая удельная мощ­ ность р (10-24) можно записать в плоских координатах:

теплоотдачи в окружающее пространство путем конвекции и излуче­

Следовательно, мерой единичной активной мощности, выделяю­ щейся в данной точке тела, является тангенс угла наклона cto пря­ мой, касательной к кривой нагревания в начальной точке кривой.

Тело должно иметь при этом установившуюся начальную темпе­ ратуру, близкую к температуре окружающей среды. Вывод, вытекаю­ щий из (10-28), справедлив как для изотропных, так и для анизо­ тропных тел (например, шихтованных магнитопроводов трансформа­ торов и электрических машин).

Недостатком метода начального прироста температуры тела яв­ ляется необходимость охлаждения всего объекта в случае необходи­ мости повторения измерений.

М е т о д в к л ю ч е н и я и л и о т к л ю ч е н и я и с с л е д у е м о ­ го о б ъ е к т а . Измерение удельных потерь в данной точке можно проводить также при любой температуре исследуемого тела, если измерять скорость изменения температуры в момент включения или отключения объекта (метод двух касательных). Однако при этом следует исключить влияние теплоотдачи в окружающую среду (теп­ ловые экраны, более глубокие слои -^рла и т. п.).

443

После сложения правых и левых частей обоих уравнений и замены абсолютных значений производных температуры по времени

t g ao = t g a i + t g a 2 .

Рассмотренный метод двух касательных применяют реже, чем предыдущий метод, так как на его точность влияет большее количе­ ство добавочных факторов. В результате погрешность этого метода

ния; 5) чем больше коэффициент теплоотдачи в окружающее про­ странство; 6) чем выше температура в измеряемой точке на по­ верхности тела по отношению к окружающей среде; 7) чем длиннее начальный отрезок времени между моментом включения и первыми правильными записями температуры (тепловая инерция измеритель­ ной системы).

Кроме того, погрешности зависят от таких факторов, как: 8) ча­ стота записи температуры, вид и чувствительность аппаратуры, тол-

444

шина проводников и качество термоэлемента (термопары); 9) способ закрепления термоэлемента в измеряемой точке (искажение поля температур термоэлементом); 10) субъективность наблюдений в на­ хождении касательных (субъективная погрешность); 11) необходи­ мость постепенного подъема возбуждения некоторых мощных объ­ ектов, например, при исследовании добавочных потерь рассеяния при коротком замыкании сверхмощных трансформаторов и генераторов на испытательной станции.

Следует учитывать также, что распределение потерь, найденное термометрическим методом в холодном состоянии, практически мо­ жет несколько отличаться от такого распределения в горячем со­ стоянии.

с учетом необходимых поправок могут достигать 5—25%. При из­ мерениях потерь мощности в шихтованных магнитопроводах с более или менее равномерным распределением объемных удельных потерь

бина проникновения волны) в большую массу холодного металла вызывает расхождения между потерями измеренными и действитель­ ными. Необходимые поправки (увеличивающие коэффициенты) до­ стигают в таком случае 200—300% и больше [Л . 10-16]. Расчет таких поправок представляет отдельную трудную задачу, которая будет решена ниже (рис. 10-4).

П о п р а в о ч н ы е к о э ф ф и ц и е н т ы пр и о п р е д е л е н и и

Щ

тенсивный отвод тепла от измеряемой точки в глубь холодной массы металла во время At самих измерений. Таким образом, действитель­ ные потери в массивной стальной плите равны:

токов внутри массивной металлической плиты с учетом поверхност­

446

мени вблизи начальной точки кривой нагревания. Для этого наиболее пригодны многоточечные самопишущие автоматические потенциомет­ ры, присоединенные к многим термоэлементам (термопарам), распо­ ложенным в различных точках исследуемой поверхности. При изме­ рениях на телах из немагнитных металлов (медь) необходима аппа­ ратура большой чувствительности, дающая возможность измерения малых приростов температуры в течение времени около 0,5—1 с. Если элементы выполнены из стали с магнитным полем на поверх­ ности свыше 30 • 102 А/м при частоте 50 Гц, измерения могут про­ должаться 20—30 с. Не рекомендуется продолжать измерения свыше

инерцией измерительной системы, и конечные отклонения, вызванные

ного распределения потерь достаточно будет определить только объ­ емные потери р (10-28). Если, однако, желают определить полные потери мощности в массивных стальных элементах методом инте­

требуется также тогда, когда желают на основании измеренных потерь определить напряженность магнитного поля на поверхности

где fx™ — относительная проницаемость стали; Hms — максимальное значение напряженности магнитного поля на поверхности, А/м.

Формулы (10-35) можно использовать при определении допу­ стимых единичных потерь либо допустимого tg а0 , если известно до-

447