SU1700503A1 - Способ определени магнитных параметров материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области магнитных измерений и может быть использовано дл  контрол  сердечников импульсных трансформаторов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Сердечник перемагничивают симметричным пр моугольным напр жением и уменьшают его частоту до достижени  током в намагничивающей обмотке порогового значени . Индукцию насыщени  определ ют по частоте, соответствующей заданному режиму , т.е. заданной амплитуде тока намагничивани . Дополнительно определ ют форму петли гистерезиса по временной зависимости тока намагничивани . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может быть использовано дл  контрол  сердечников импульсных трансформаторов .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

На фиг. 1 приведена схема устройства дл  реализации способа; на фиг. 2 - временные диаграммы; а - форма намагничивающего напр жени ; б - форма изменени  во времени индукции В и магнитного потока Ф материала; в - форма импульсов тока или форма петли гистерезиса, развернутой по времени.

Устройство содержит сердечник 1, намагничивающую и измерительную обмотки 2, 3, измерительный резистор 4, генератор 5 импульсов напр жени , вольтметр 6 средних значений, частотомер 7, измеритель 8 тока и осциллограф 9.

Определение индукции и других динамических магнитных параметров производ т следующим образом.

Сердечник 1 из магнитного материала снабжают намагничивающей обмоткой 2 и измерительной обмоткой 3. Периодически перемагничивают сердечник 1 пр моугольным напр жением, дл  чего обмотку 2 подключают через измерительный резистор 4 к генератору 5 симметричного пр моугольного напр жени  (фиг. 2а) с минимальным внутренним сопротивлением и независимыми регулировками частоты и напр жени  и . измен ют режим перемагничивани  путем изменени  частоты перемагничивани  при заданном напр жении.

Дл  определени  индукции насыщени  Вт режим перемагничивани  измен ют путем уменьшени  частоты от значени  f0 до значени  fm, соответствующего резкому увеличению амплитуды импульсов на экране осциллографа 9 до заданного значени 

to

С

3

О

ел о

Сл

Im, а индукцию насыщени  Bm определ ют по найденному значению частоты fm по формуле

Um

Вт -

О)

4SWnfm где Вт - индукци  насыщени , Тл;

Um - амплитуда номинального напр жени  на измерительной обмотке, измеренна  вольтметром 6 средних значений, В;

S - сечение сердечника, м ;

Wn - число витков измерительной обмотки;

fm найденное значение частоты, измеренное частотомером 7, Гц,

Начальный режим перемагничивани  задают частотой f0, котора  превышает возможные значени  частоты fm при регулировке и выбираетс  примерно в 1,5 раза выше рабочей частоты, и номинальным (рабочим) напр жением Um.

Режим измерени  задают амплитудой Нт напр женности магнитного пол , пересчитыва  ее 8 амплитуду ln тока по формуле Нп I

WH

(2)

где In - амплитуда импульсов тока, А,

Нт - амплитуда напр женности магнитного пол  А/м;

I - длина средней линии сердечника, м;

WH -- число витков намагничивающей обмотки.

Динамическую кривую намагничивани  Вт f (Нт) определ ют по результатам измерени  индукции при различных значени х напр женности магнитного пол 

Среднее значение магнитной проницаВт

емости определ ют отношением Mm

индукции к напр женности.

Динамическую петлю гистерезиса В F (Н) определ ют по форме импульсов тока на экране осциллографа 9 (фиг. 2в), учитыва , что участок возрастани  тока CDE  вл етс  одной ветвью петли, а участок убывани  ABC-второй. ,

Динамическую коэрцитивную силу Hd определ ют по формуле

LM АК

Н

т,

(3)

где Hd - динамическа  коэрцитивна  сила, А/м;

LM - величина отрезка, соответствующего току при нулевой индукции;

АК - величина отрезка, соответствующего амплитуде In тока;

Нт амплитуда напр женности магнитного пол , соответствующа  амплитуде In тока, А/м.

Динамическую остаточную индукцию Вг определ ют по формуле

R - ВМ Rш

Br-TM-Bm (4)

где Вг-динамическа  остаточна  индукци , Тл;

ВМ - величина отрезка между точкой В, в которой Н 0, и точкой М, в которой В 0; КМ - величина отрезка, соответствующего амплитуде индукции Вт; Вт амплитуда индукции, Тл.

Сущностью предлагаемого технического решени   вл етс  перемагничивание сердечника симметричным пр моугольным напр жением (фиг. 2а).

Напр жение такой формы удобно дл 

измерени . Ошибка измерени  переменного напр жени  зависит от коэффициента формы кривой Кф,т.е. от отношени  амплитуды Um к среднему значению UCp.

Дл  пр моугольного напр жени  Um

Ucp ( Кф- 1), поэтому ошибка при его измерении минимальна.

Пр моугольное напр жение, приложенное к обмотке сердечника, обеспечивает линейное изменение во времени

магнитного потока Ф BSW и индукции В между их эксфемумами Фт и - Фт , Вт и -Вт (фиг. 26). Линейность изменени  Ф и В следует из закона индукции

Р аФ

ЈинД dT

- Um const или .

В этом случае обеспечены малые приращени  d Ф и dt можно заменить конечными

Д Ф 2 Фт и Дт 0.5 Т ---, и получить закон индукции в наиболее простом виде

Um 4BmSWnf,(5)

где Um амплитуда пр моугольного напр жени , В;

Вт - амплитуда индукции, Тл; S - сечение сердечника 1, м2;

W - число витков обмотки 3;

f-частота перемагничивани , Гц.

Линейное изменение индукции имеет место и в области насыщени  сердечника (фиг. 2j, что позвол ет значительно повы- сить точность определени  индукции технического насыщени , использу  в качестве меры индукции пропорциональное ей врем  (или частоту) перемагничивани . Из фиг. 26 видно, что максимальному измене- нию индукции Д В 2 Вт соответствует интервал еремен и, равный половине периода . Точности измерени  частоты, например , электронносчетными частотомерами

типа Ф5034 или Ф5035составл ет 10 3%. В области насыщени  крива  намагничива- ни  имеет небольшой угол наклона а, например , дл  сплава 49К2ФАт,д а 0,0001, поэтому ошибка при определении индукции состоит в основном из ошибки измерени  меры индукции (напр жени  или частоты) и практически не зависит от ошибки выставки заданной напр женности магнитного пол  Нт. Предлагаемый способ допускает производить выставку заданного значени  Нт по амплитуде тока lm с помощью электронного осциллографа. Например, ошибка, равна  10%, при выставке Нт 400 А/м составит А Нт 40 А/м. При этом ошибка определени  индукции насыщени  составит

ДВт tg«-ДНт ч

,004Тл или 0,2% от номина Вт 2 Тл.

При изменении частоты в пределах ±20% имеет место изменение тока намагничивани , вызванное изменением потерь в сердечнике. Однако, эта ошибка не превышает 5% от амплитуды тока и также не вли ет на точность определени  индукции насыщени .

Линейное изменение индукции позвол ет расширить объем информации, т.е. оп- ределить форму петли гистерезиса. Известно, что дл  воспроизведени  на экране осциллографа петли гистерезиса необходимо приложить к одной паре пластин апр жение, пропорциональное напр женности магнитного пол  Н, а к другой паре - напр жение, пропорциональное индукции В, причем одно из этих напр жений должно быть линейной функцией времени. В данном случае таким напр жением может быть напр жение горизонтальной развертки осциллографа , так как оно так же, как индукци   вл етс  линейной функцией времени в определенном интервале Следовательно , к другой паре пластин (вертикальным) необходимо приложить напр жение, пропорциональное Н, т.е подать на вход осциллографа сигнал с измерительного сопротивлени  4 в цепи намагничивающего тока, В этом случае форма тока на экране осциллографа будет определ тьс  путлей гистерезиса материала сердечника 1. Участок нарастани  тока от минимального до максимального значени   вл етс  кривой намагничивани , а участок убывани  - кривой размагничивани  (фиг. 2в).

Дл  построени  петли в обычном виде достаточно заменить кривую намагничивани  СОЕ кривой CFA, дл  чего необходимо в момент времени tc изменить на обратный

знак отсчета времени. Полученна  таким образом петл  отмечена штриховкой. По форме петли можно определить динамические параметры материала сердечника: коэрцитивную силу Hd; остаточную индукцию Вг и потери в сердечнике. Параметры Hd и Вг возможно определить непосредственно по осциллограмме тока,

Таким образом, повышение точности

определени  индукции по среднему значению напр жени  обеспечиваетс  пр моугольной формой напр жени  И использованием в качестве информативного параметра частоты перемагничивани , что

Claims (2)

1. позвол ет уменьшить погрешность измерени  с 10% до величины менее 1 %. Формула изобретени  1. Способ определени  магнитных параметров материалов, включающий периодическое перемагничивание образца материала с помощью намагничивающей обмотки и измерение ЭДС-индукции в измерительной обмотке, тока в намагничивающей обмотке и определение точек петли

   гистерезиса материала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, перемагничивание образца осуществл ют подачей в намагничивающую обмотку двухпол рного меандра с посто нной амплитудой напр жени  и снижают частоту меандра до достижени  током в намагничивающей обмотке порогового значени , после чего регистрируют частоту меандра, после чего определ ют индукцию насыщени  материала и пороговые значени  тока в намагничивающей обмотке из соотношений

   Вт -

   Ur

   In

   Hr

   I

   4SWnfm

   0 где In - пороговое значение в намагничивающей обмотке;

   Вт , Нт - магнитна  индукци  насыщени  материала и заданна  напр женность пол  насыщени  соответственно; 5Um амплитуда ЭДС-индукции в измерительной обмотке;

   fm - частота меандра, соответствующа  пороговому значению тока в намагничивающей обмотке;

   0 I, S - длина средней линии и площади образца соответственно;

   WH, Wn - число витков намагничивающей и измерительной обмотки соответст-, венно. 5
2. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что определение остальных точек петли гистерезиса осуществл ют путем регистрации зависимости тока в намагничивающей обмотке от времени.

   Фиг.1

   л