CN205210293U - 一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，由PC机、传感器探头、实现传感器探头自动定位的三轴运动平台、NI数据采集卡构成；传感器探头设置在三轴运动平台下方，三轴运动平台通过驱动电机连接PC机，PC机连接NI数据采集卡。本实用新型采用直接接触电气设备铁心表面进行检测，可以检测铁心表面某一位置或局部的磁场强度矢量和磁通密度矢量的信号，测量系统不仅可以给出总损耗的大小，还可以给出损耗分布，实现损耗的可视化。

Description

一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头

技术领域

本实用新型属于磁检测技术领域，特别是涉及一种可以测得电气设备铁心表面局部磁特性的检测装置。

背景技术

在电气设备铁心磁特性测量方面，已经从传统的爱泼斯坦方圈法和单片测量法等一维测量技术发展为可以考察旋转磁特性的二维磁测量方法。二维磁测量装置是在电工钢片正交的两个方向上分别提供激磁，分别采用两个互相垂直的B线圈和两个互相垂直的H线圈，测量任意取向的交变磁化和旋转磁化情况下的磁通密度矢量与磁场强度矢量。测量结果指出一维测量方法不能测定旋转磁化情况下电工钢片的磁特性，在一个磁化周期内，磁通密度与磁场强度矢量并不在同一方向，表现出矢量磁特性的特点。在磁特性模拟方面，人们也不断提出描述磁通密度与磁场强度关系的矢量磁特性模型。然而，铁磁材料复杂磁特性模拟方法的有效性需要实验模型的验证，在验证过程中，通常设计简单的变压器铁心实验模型或电机定子铁心实验模型，并测量铁心局部磁场强度和磁通密度信号及损耗分布，再与仿真计算结果进行对比分析，这就要求实验测试方法能够实现磁场强度和磁通密度信号及损耗分布的测量。传统损耗测试实验只能给出总损耗的大小，还无法通过实验技术给出损耗分布；磁通密度测量方法通常采用绕制感应线圈的方法实现，可以是直接绕制线圈或打孔穿线圈方式；磁场强度的测量通常是利用励磁电流计算出磁路中的磁场强度，很难测试出某一具体部位的磁场强度信号。

发明内容

发明目的

为了克服上述现有技术所存在的问题，本实用新型提出了一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，该装置可以检测电气设备铁心表面某一位置或局部的磁场强度矢量和磁通密度矢量的信号，进而给出损耗分布。

技术方案

一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：该装置由PC机、传感器探头、实现传感器探头自动定位的三轴运动平台、NI数据采集卡构成；传感器探头设置在三轴运动平台下方，三轴运动平台通过驱动电机连接PC机，PC机连接NI数据采集卡。

传感器探头为带有凹槽和孔的长方体结构，在凹槽中放置有能够测量两个正交方向上磁场强度的H线圈；在凹槽周围的孔中放置两对能够测量磁通密度矢量的B探针；传感器探头固定在三轴运动平台Z轴电缸上。

传感器探头底部的中心区域是正方形凹槽，凹槽的尺寸为14mm×14mm，深度为1.05mm，凹槽周围均匀的打有直径为1mm的四个孔。

孔的圆心到凹槽中心之间存在距离。

H线圈由x线圈和y线圈组成，x线圈缠绕在骨架上，y线圈垂直缠绕在x线圈上，保证x线圈与y线圈的夹角成90°。

B探针由套筒、针头和弹簧组成，弹簧支撑着针头并固定在套筒中；传感器探头上的四个探针分为探针和探针两组，平行于y轴的两条边上的探针为探针，平行于x轴的两条边上的探针为探针。

传感器探头的材料为胶木块，H线圈的骨架为陶瓷材料，B探针的材料为无磁钢。

传感器探头总长度为60mm，H线圈的尺寸为8mm×8mm，用来缠绕H线圈的漆包线直径为0.025mm，均缠绕260匝，B探针直径为0.9mm。

优点及效果

本实用新型提出一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，具有以下优点和有益效果：

（1）新型电气装备铁心表面磁特性检测探头检测时只接触铁心表面而不打孔，可以很容易并无损地测量局部磁特性。

（2）新型电气装备铁心表面磁特性检测探头可以自动检测铁心表面某一位置或局部的磁场强度矢量和磁通密度矢量的信号从而得到局部磁特性。

（3）检测装置不仅可以给出总损耗的大小，还可以给出损耗分布，实现损耗的可视化。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是传感器探头结构示意图。

图3是本实用新型H线圈的结构示意图。

图4是本实用新型B探针的结构示意图。

附图标记说明：

1、传感器探头；2、三轴运动平台；3、NI数据采集卡；4、驱动电机；5、H线圈；5-1、x线圈；5-2、y线圈；5-3、骨架；6、B探针；6-1、套筒；6-2、针头；6-3、弹簧；6-4、探针；6-5、探针；7.调压器；8、220V电源；9、励磁线圈；10、被测变压器铁心。

具体实施方式

本实用新型涉及一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，该装置可以检测铁心表面某一位置或局部的磁场强度矢量和磁通密度矢量的信号，不仅可以给出总损耗的大小，还可以给出损耗分布，实现损耗的可视化。

如图1-图4所示，所述新型电气装备铁心表面磁特性检测探头由PC机、传感器探头1、实现传感器探头自动定位的三轴运动平台2、NI数据采集卡3构成；传感器探头1设置在三轴运动平台2下方，三轴运动平台2通过驱动电机4连接PC机，PC机连接NI数据采集卡3。

传感器探头1为带有凹槽和孔的长方体结构，在凹槽中放置有能够测量两个正交方向上磁场强度的H线圈5；在凹槽周围的孔中放置两对能够测量磁通密度矢量的B探针6（每个孔中分别设有一根能够测量磁通密度矢量的B探针）；孔的圆心到凹槽中心之间存在距离。传感器探头1固定在三轴运动平台2上。

传感器探头1底部的中心区域是正方形凹槽，凹槽的尺寸为14mm×14mm，深度为1.05mm，凹槽周围均匀的打有直径为1mm的四个孔。

H线圈5由x线圈5-1和y线圈5-2组成，x线圈5-1先缠绕在骨架5-3上，y线圈5-2垂直缠绕在x线圈5-1上，保证x线圈5-1与y线圈5-2的夹角成90°。

B探针6由套筒6-1、针头6-2和弹簧6-3组成，弹簧6-3支撑着针头6-2并固定在套筒6-1中；弹簧起到固定针头和消除待测样本表面震动的作用；传感器探头1上的四个探针分为探针6-4和探针6-5两组，平行于y轴的两条边上的探针为探针，平行于x轴的两条边上的探针为探针。

传感器探头1的材料为胶木块，胶木的特性是绝缘性能好，强度高，不易变形，H线圈5的骨架为陶瓷材料，陶瓷材料陶瓷在常温下无塑性变形，其抗压强度大，不导磁而且绝缘性好，B探针3的材料为无磁钢，具有耐磨、耐酸、耐碱、耐腐蚀、透磁性能强的好处。

传感器探头1总长度为60mm，H线圈5的尺寸为8mm×8mm，用来缠绕H线圈的漆包线（x方向和y方向的漆包线）直径为0.025mm，均缠绕260匝，B探针的直径为0.9mm。漆包线直径小可以减少在缠绕过程中线与线之间的缝隙，使线尽可能的贴在一起，缠绕260匝是根据骨架陶瓷片的大小尽可能缠的多一点以增加测量面积。

用上述新型电气装备铁心表面磁特性检测探头检测磁特性的方法，测量时，调压器7的输入端接到220V电源8上，输出端接到被测变压器的励磁线圈9上，通过调节调压器的输出电压幅值可以改变励磁线圈中励磁电流的大小，从而改变被测变压器中磁通密度的大小。在测量程序中输入待测点的位置坐标数据，利用驱动电机将三轴运动平台移动到待测区域，三轴运动平台的Z轴电缸调节传感器探头到被测变压器铁心10表面的距离，B探针在接触到铁心表面后，弹簧收缩并且B探针开始旋转，确保刺穿硅钢片铁心的绝缘层使探针与铁心保持电连接，直到B探针的针头完全退回套筒中并紧紧的贴在铁心表面上，此时传感器探头中的H线圈紧贴被测变压器铁心表面，从而准确的测得待测铁心表面的磁通密度与磁场强度，完成测量点的测量，测量的数据通过NI数据采集卡采集传回到PC机中进行分析。

实施例1:

如图1中所示，新型电气装备铁心表面磁特性检测探头中传感器探头，传感器探头由三部分结构组成：固定B探针和H线圈的胶木块尺寸为26mm×26mm×60mm的长方体结构，在胶木块中心区域设计一个高度为2mm的凸台，在凸台的中心区域设计一个尺寸为15mm×15mm深度为1.05mm的凹槽，在凹槽中放置尺寸为8mm×8mm的H线圈，在凹槽四边均匀打四个直径为0.9mm的孔，且孔的圆心到凹槽中心之间距离为11mm，每个孔中放置一个能够测量磁通密度矢量的B探针，2个探针和2个探针；传感器探头整体固定在三轴运动平台；测量时，在测量程序中输入待测量的数据和待测点数，利用驱动电机将移动三轴运动平台到待测区域，Z轴电缸将缓缓下降，此时B探针接触到铁心表面弹簧收缩并且探针开始旋转，确保刺穿硅钢片铁心的绝缘层，直到探针完全退回套筒中，使探针和H线圈紧紧的贴在铁心表面上，从而准确的测得待测铁心表面的磁通密度与磁场强度，完成测量点的测量，然后测量的数据将通过NI数据采集卡返回到电脑中进行分析。

本实用新型采用直接接触电气设备铁心表面检测方案，可以检测铁心表面某一位置或局部的磁场强度矢量和磁通密度矢量的信号，不仅可以给出总损耗的大小，还可以给出损耗分布，实现损耗的可视化。

Claims (8)

1.一种新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：由PC机、传感器探头（1）、实现传感器探头自动定位的三轴运动平台（2）、NI数据采集卡（3）构成；传感器探头（1）设置在三轴运动平台（2）下方，三轴运动平台（2）通过驱动电机（4）连接PC机，PC机连接NI数据采集卡（3）。

2.根据权利要求1所述新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：传感器探头（1）为带有凹槽和孔的长方体结构，在凹槽中放置有能够测量两个正交方向上磁场强度的H线圈（5）；在凹槽周围的孔中放置两对能够测量磁通密度矢量的B探针（6）；传感器探头（1）固定在三轴运动平台（2）Z轴电缸上。

3.根据权利要求1或2所述新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：传感器探头（1）底部的中心区域是正方形凹槽，凹槽的尺寸为14mm×14mm，深度为1.05mm，凹槽周围均匀的打有直径为1mm的四个孔。

4.根据权利要求2所述新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：孔的圆心到凹槽中心之间存在距离。

5.根据权利要求2所述的新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：H线圈（5）由x线圈（5-1）和y线圈（5-2）组成，x线圈（5-1）缠绕在骨架（5-3）上，y线圈（5-2）垂直缠绕在x线圈（5-1）上，保证x线圈（5-1）与y线圈（5-2）的夹角成90°。

6.根据权利要求2所述的新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：B探针（6）由套筒（6-1）、针头（6-2）和弹簧（6-3）组成，弹簧（6-3）支撑着针头（6-2）并固定在套筒（6-1）中；传感器探头（1）上的四个探针分为探针（6-4）和探针（6-5）两组，平行于y轴的两条边上的探针为探针，平行于x轴的两条边上的探针为探针。

7.根据权利要求2所述的新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：传感器探头（1）的材料为胶木块，H线圈（5）的骨架为陶瓷材料，B探针（6）的材料为无磁钢。

8.根据权利要求2所述的新型电气装备铁心表面磁特性检测探头，其特征在于：传感器探头（1）总长度为60mm，H线圈（5）的尺寸为8mm×8mm，用来缠绕H线圈的漆包线直径为0.025mm，均缠绕260匝，B探针（6）直径为0.9mm。