Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru strumie¬ ni magnetycznych w masywnych magnetycznych elemen¬ tach konstrukcji urzadzen energetycznych takich, jak transformatory duzej moc\. umozliwiajacy rozdzielenie i niezalezny pomiar strumieni dwustronnych symetrycz¬ nych i niesymetrycznych, wystepujacych w przeciwle¬ glych powierzchniowych warstwach stali tych elemen¬ tów.Dotychczasowe sposoby pomiaru strumieni magnety¬ cznych w masywnych magnetycznych elementach konstrukcji urzadzen energetycznych polegaja na zastosowaniu metody pomiaru natezenia pola magnety¬ cznego miniaturowymi pasami Rogowskiego, metody termometrycznej okreslania natezenia pola, metody pomiaru wypadkowego strumienia w przekroju badane¬ go elementu za pomoca cewek nawijanych w plaszczyznie tego przekroju, zwanej metoda cewek, oraz metody pomiaru natezenia pola czujnikami Halla. Wymienione metody maja istotne wady, ograniczajace zakres ich zastosowan, a mianowicie: Pomiar miniaturowymi pasami Rogowskiego moze byc stosowany w przypadkach dwustronnych magnety¬ cznych pól symetrycznych jak i niesymetrycznych.Pomiar taki daje jednak zadowalajace rezultaty tylko przy równomiernych rozkladach pól na powierzchni.Natomiast metoda termometryczna moze byc wykorzy¬ stywana jedynie do badania równomiernych pól jednostronnych oraz dwustronnych symetrycznych.Metoda cewek daje rezultat w postaci sredniej wartosci strumienia, przypadajacej na jednostke dlugosci obwodu cewki. Przy odpowiednim doborze wymiarów cewki i srednicy otworów sluzacych do jej nawiniecia, wynik pomiaru strumieni symetrycznych moze byc uznany jako punktowy. Jednakze metoda ta, podobnie jak metoda termometryczna, zawodzi w przpadku dwustronnch pól niesymetrycznych. Ostatnia^ z wymienionych metod — pomiar czujnikami Halla — praktycznie nie moze byc stosowana w badaniach pól magnetycznych wewnatrz urzadzen energetycznych, ze wzgledu na szereg trudnosci montazowych.Celem wynalazku jest umozliwienie wykonywania pomiarów dwustronnych strumieni zarówno symetrycz¬ nych jak i niesymetrycznych w masywnych elementach magnetycznych przy identycznej dokladnosci odwzoro¬ wania pól nierównomiernych jak w metodzie cewek.Podstawa do opracowania wynalazku jest Takt. iz przy grubosciach masywnych elementów magnetycznych stosowanych w urzadzeniach energetycznych (na ogól powyzej 0,005 m) strumienie magnetyczne wystepuja praktycznie tylko w powierzchniowych warstwach stali i nie zachodza na siebie. Fakt ten umozliwia rozdzielenie i niezalezny pomiar kazdego ze strumieni przeciwleglych warstw powierzchniowych.Cel wynalazku osiagnieto przez opracowanie sposobu pomiaru strumieni magnetycznych, polegajacego na t m. ze w badanym masywnym elemencie magnetycznym rozdzielanie strumieni dwustronnych uzyskuje ie za pomoca bocznika magnetycznego, wykonanego z3 112 19* 4 identycznego materialu jak element badany i przyspawa¬ nego do tego elementu ciagla, dookólna spoina magnetyczna, a pomiar rozdzielonych strumieni odby¬ wa sie za pomoca przestrzennego systemu cewek, nawinietych w elemencie badanym i w boczniku poprzez wywiercone do tego celu otwory. System cewek umozliwia niezalezne wykonanie analizy harmonicznej rozdzielonych strumieni na podstawie przebiegów sily elektromotorycznej indukowanej w cewkach, wyznacze¬ nie interesujacych wartosci tych strumieni i ich skladowych oraz okreslenie ich przesuniec fazowych.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest to, ze umozliwia on skuteczne rozdzielenie strumieni dwustro¬ nnych i —dzieki temu — uzyskanie wyniku pomiaru rozdzielonych strumieni z wystarczajaca dla celów technicznych i naukowych dokladnoscia. Sposób ten moze byc stosowany do pomiaru strumieni w elementach o rozmaitych ksztaltach przy dowolnych rzeczywstych rozkladach pól magnetycznych na powierzchni.Sposób pomiaru wedlug wynalazku jest wyjasniony na zalaczonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia miejsce pomiaru sposobem wedlug wynalazku w widoku od strony bocznika magnetycznego, a fig. 2 — przekrój A—A z fig. 1, pokazujacy element badany.Pokazany na rysunku bocznik magnetyczny 2 jest przyspawany do badanego elementu 1 ciagla dookólna spoina megnetyczna 3. Obecnosc przyspawanegoboczni¬ ka, wykonanego z identycznego materialu megnatyczne- go jak element badany, powoduje przesuniecie do bocznika jednego z dwóch strumieni wystepujacych w elemencie badanym, to jest rozdzielenie dwustronnych strumieni elementu badanego. Pomiar pozostalego w elemencie badanym strumienia i strumienia przesunie¬ tego do bocznika odbywa sie za pomoca cewek 4,5,6 i 7 nawinietych poprzez otwory wykonane ^w elemencie badanym i boczniku oraz kanal dystansowy 8 wyfrezowany w boczniku od strony elementu badanego.Zasada rozdzielania strumieni dwustronnych za pomoca bocznika magnetycznego zobrazowano na rysunku na przykladzie k-tych harmonicznych sklado¬ wych x jednostkowych strumieni dwustronnych <^ikXi i I. Na rysunku przedstawiono takze zasade okreslania modulu l^ikj k-tej harmonicznejjednostkowego strumie¬ nia od strony bocznika.W sposobie pomiaru wedlug wynalazku wielkoscia mierzona bezposrednio za pomoca analizatora harmoni¬ cznych, oscyloskopu lub wektoromierza jest sila elektromotoryczna indukowana w cewkach pbd wply¬ wem strumieni. Poszczególne harmoniczne prostopad¬ lych do plaszczyzny cewki skladowych x lub y strumienia objetego cewka oblicza sie ze znanego wzoru: w którym strumienia w weberach, 6k •— wartosc skuteczna k-tej harmonicznej sily elektromotorycznej w woltach, 1c + 1,2,3... rzad harmonicznej, f - czestotliwosc podstawowej harmonicz¬ nej sily elektromotorycznej w hercach, ** z - liczbe zwojów cewki.Wartosc k-tej harmonicznej strumienia jednostkowe¬ go oblicza sie z zaleznosci: w której: 1 — oznacza rozstawienie otworów w metrach.Zasjpsowanie w powyzszej zaleznosci wymiaru 1 uwzgledniar deformujacy wplyw otworów na rozklad strumienia w ich sasiedztwie.W szeregu przypadków praktycznych przesuniecia fazowe k-tych harmonicznych skladowych strumienia sa niewielkie i moga byc pominiete. Dotyczy to zwlaszcza podstawowej harmonicznej strumienia, odgrywajacej glówna role w przenoszeniu mocy czynnej na pokrycie strat w stali elementów konstrukcyjnych. W zwiazku z tym moduly poszczególnych harmonicznych moga byc obliczone ze zwiazków: — dla strumienia jednostkowego w elemencie badanym |«£lkl| —\/V lkxl + i$ lk 1 — dla strumienia jednostkowego w boczniku Sposób pomiaru wedlug wynalazku zastosowano badan skomplikowanych rozkladów pola elektroma¬ gnetycznego w stali belek jarzmowych transformatora duzej mocy. Badania wykazaly duze walory uzytkowe tegosposobu. v: Zastrzezenie patentowe Sposób pomiaru strumieni magnetycznych w masyw¬ nych magnetycznych elementach konstrukcji urzadzen energetycznych, umozliwiajacy rozdzielenie i niezalezny pomiar strumieni dwustronnych symetrycznych i niesy¬ metrycznych, wystepujacych w przeciwleglych powierz¬ chniowych warstwach stali tych elementów, znamienny tym, ze w badanym masywnym elemencie magnetycznym (1) dwustronne strumienie magnetyczne rozdziela sie za pomoca bocznika magnetycznego (2), wykonanego z identycznego materialu jak element badany i przyspawa¬ nego do tego elementu ciagla dookólna spoina megnetyczna (3), a pomiar rozdzie-lonych strumieni wykonuje sie za pomoca przestrzen-nego systemu cewek (4, 5, 6 i 7) nawinietych w elemencie badanym (1) i w boczniku magnetycznym (2).112 190 ^1 2 3 A-A \ ¦¦— 3 2 \ F: X i $l|ot2l _ w \ 8 %/ %-? PL