Способ измерения вихревого тока в ферромагнитном теле Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при исследовании характера взаимодействия стального рельса с подвижным электромагнитным тормозом. Известен способ косвенного опред ления вихревого тока в ферромагнитном теле, Зсй люча101цийся в оценке его теплового воздействия на данное . Недостаток известного способа св зан с крайне низкой точностью, обус ловленной априорно введенной прибли женностью оценки. Кроме того, подобный способ не позволяет получить картину распределения тока. Наиболее близким к изобретению является способ измерения тока, в -том числе и вихревого, в каком-либо твердом проводящем теле, в частности ферромагнитном, предусматривающи регистрацию создаваемого на нем па|1ения напряжения, отображающего при известном сопротивлении тела вёлй чину искомого тока 2. Недостаток указанного .способа также заключается в невысокой точности измерения вследствие наведения в исследуемом теле магнитным полем ЭДС индукции и неопределенности сопротивления тела вихревому току из-за непредсказуемости глубины проникновения последнего. Особен но сильно это проявляется при источнике магнитного поля, движущемся над исследуемым ферромагнитным телом или по его поверхности. . Цель изобретения - повышение точности измерения вихревого тока в указанных условиях. Поставленная цель достигается тем, что.согласно способу измерения вихревого тока в ферромагнитном тел основанному на регистрации создаВа- емого на нем падения напряжения, ре гистрируют мгновенные значения падения напряжения в точках, лежащих на перпендикулярной к вектору скорости перемещения магнита линии, осуществляя в процессе данной регистрации компенсацию ЭДС индукции, наводимой в исследуемом теле, выявляют линейную плотность тока, осуществляя в процессе данного выявления компенсацию его размагничивающего влияния а искомое значение распределенного вихревого тока опре деляют из соотношения irm t 4ide/ где m - масштаб линейной плотности тока, А/М-ММ, - дЛина полюса магнита, м,Ь - мгновенная ордината диагра мы падения напряжения, соответствующая определенн му положению магнита, мм, На фиг.1 представлена принципиаль ная электрическая схема,, использующаяся/при практической реализации предложенного способа; на фиг.2 типовая временная диаграмма распределения вихревого тока по длине исследуемого ферромагнитного тела ( рельса)/ на фиг.З - приспособление, с помощью которого осуществля- етс компенсация .размагничивающего влияния вихревого тока на подвижный магнит ( электромагнитный тормоз I; на фиг.4а,б - временные диаграммы распределения соответственно магнитной индукции и вихревого тока по длине тела при скомпенсированном размагничивающем влиянии вихревого тока. . : ; в процессе поступательного перемещения по поверхности ферромагнитного тела, например рельса 1 (фиг.l, i полюсов магнита, например двухполюсного электромагнитного тормоза 2, на расположеннь1Х под полюсами участках рельса 1 возникают ЭДС индукции и вихревой ток, направленные перпендикулярно вектору скорости перемещения тормоза 2 вдоль рельса 1. Для измерения вихревого тока регистрирующий вольтметр 3 соединяют проводниками с поверхностью рельса 1 в точках 4 и 5, расстояние между которыми равно ширине полюсов. Изолированный проводник, соединяющий точку 5 с вольтметром 3, укладывают в паз, выфрезерованный в рельсе 1. Размеры паза малы по сравнению с площадью сечения рельса 1 и заметного влияния на характеристики магнитной цепи не оказывают. При протекании вихревого тока между точками 4 и 5 мгновенное значение напряжения на этом участке цепи, соответствующее определенному положению полюсов тормоза 2, составляет 1 -еГвЗ , мгновенное значение вихревого тока. А; сопротивление участка цепи между точками 4 и 5, Ом; ЭДС индукции, наводимая в рельсе 1, В. .В то же время, мгновенное напряжение на концах проводника, соединяющего вольтметр 3 с точкой 5 рельса 1, определяется как и еГв. Вольтметр 3 регистрирует, таким образом, мгновенное падение напряженияЗначение г неизвестно, но при определенных размерах полюсов неизменrio. Следовательно, при использовании в качестве вольтметра 3 прибора с непрерывной регистрацией(записывающ го ) или осциллографа (светолучевого электронно-лучевого ) регистрируемые ими при перемещении тормоза 2 вдоль рельса 1 с постоянной скоростью диаграммы падения напряжения во време ни являются в некотором-масштабе ди аграммами распределения вихревогЬ тока по длине рельса 1, т.е. диагра мами линейной плотности тока (фиг.2 Тогда, при определенной скорости пе ремещения тормоза 2 установившееся значение вихревого тока под каким либо полюсом равно в соответствии с формулой (1 ) определенному интегралу от плотности тока по длине полюса. Для определения масштаба линейности плотности тока m использую распределенную по поверхности полюсов тормоза 2 тарировочную обмотку б (фиг.З, предназначенную для компенсации размагничивания полюсов магнитным потоком вихревого тока. При отключенной обмотке б магнитный поток вихревого тока деформирует основной магнитный поток размагничивает передние по ходу движения концы полюсов и намагничивает на такую же величину задние. При включении тарировочной обмотки б регулировкой тока в ней компенсируют размагничивающее влияние вихревого тока. Степень компенсации контролируют регистрирующим вольтметром 7 (фиг.1), соединенным с изолированным проводником, удоженным рядом с проводником вольтметра 3. В связи с этим вольтметр T регистрирует ЭДС наводимую движувд ся результирующим магнитным потоком тормоза 2. При этом мгновенное значение ЭДС, соответствующее определе ному положению полюсов определяется как e BaVCB (5) где В - магнитная индукция (плотнос магнитного потока), Тл; а - длина активной части провод ника, м; V - скорость перемещения тормоза 2, м/с. Следовательно, регистрируемая вольтметром 7 диаграмма изменения ЭДС во времени является в некотором масштабе диаграммой магнитной индук ции по длине зоны контакта тормоза с рельсом 1. На фиг.4о( диаграмма магнитной индукции при отключенной тарировочной обмотке б показана nyi тиром. Ток в обмотке 6 измеряют nor называющим амперметром 8 (фиг.З).. Регулировкой тока обеспечивают полную компенсацию размагничивающего 9ЛИЯНИЯ вихревого тока, что соот етствует распределению магнитной , индукции при перемещении тормоза 2, идентичному распределению при покое с отключенной обмоткой б. Диаграмма магнитной индукции с включенной о моткой 6 при полной компенсации размагничивающего влияния вихревого тока показана на фиг.4а сплошной линией. В этом случае можно считать, . что магнитодвижущая сила тарировочной обмотки 6 равна магнитодвижущей силе контуров вихревого тока, т.е.. вихревой ток, проходящий в рельсе 1 под каким-либо полюсом тормоза 2, равен сумме токов в витках обмотки б, распределенных на этом полюсе 1 1т., (6) где i - ток в тарировочной обмотке б, измеряемый амперметром 8, А U - число витков обмотки б, размещенных на одном полюсе .. Поставляя в выражение(1 ) формулу (б), получим масштаб линейной плотности тока. U u fЛ/., (f) . где li-r мгновенная ордината диаграммы падения напряжения при включенной обмотке б, мм. Соотношение (7) можно упростить, учитывая, .что диаграмма линейной . плотности тока при тарировке (фиг.4б) , приближается к прямоугольнику. - i W г л т « среднее значение ординаты диаграммы, мм.. Точность предложенного способа измерения вихревого тока зависит от точности тарировки, которая,в свою очереда, обусловлена степенью нейтрализации размагничивающего влияния вихревого тока рельса 1 посредством обмотки б, распределенной по поверхности полюсов магнита 2. Исследования показали, что в данном случае обеспечивается возможность полной нейтрализации размагничивающего влияния вихревого тока, т.е. получения Ьгрямоугольных диагрс1мм магнитной индукции , путем подбора тока в тарировочной обмотке б и характера ее распределения по поверхности полюсов магнита 2. Наибольшая Точность измерений и удобство обработки результатов достигаются при использовании в качестве регистрирующих вольтметров гальванометров светолучевого осциллографа с- регистрацией на фотобумагу.

Б-б

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВОГО ТОКА В ФЕРРОМАГНИТНОМ ТЕЛЕ, основанный на регистрации создаваемого на нем падения напряжения, от л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях перемещения над исследуемым телом или по его поверхности полюсов магнита, регистрируют мгновенные значений падения напряжения в точках, лежащих на перпендикулярной к вектору скорости перемещения магнита линии, осуществляя в процессе данной регистрации компенсацию ЭДС индукции, наводимой в исследуемом теле, выявляют линейную плотность тока, осуществляя . в процессе данного выявления компенсацию его размагничивающего влияния, а искомое значение распределенного вихревого тока определяют из соотношения е i ml1iclC/ где m - масштаб линейной плотности, m тока, А/ммм;t е ъ 9 длина полюса магнчта, м; 1сл Мгновенная ордината диаграммы падения напряжения, соответствующая определеннсА му положению магнита, мм. | а. с . А-А СО

и /I

/