Способ измерения магнитного момента и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение относится к технике измерения магнитных полей и может быть использовано для измерения трех составляющих постоянного дипольного магнитного момента крупного электрооборудования ,

Целью изобретения является noBbmie ние точности измерения трех составляющих дипольного магнитного момента

Указанная цель достигается следующим образом.

Берут замкнутую витковую систему, нечувствительную к переменной диполь- ной помехе,расположенной вне системы. К этой системе подключают веберметр. Электрооборудование, постоянный магнитный момент которого нужно замерить , перемещают (например, краном на тросе) к системе, затем открьшают двери и сдвижные панели таким образом, что витки обмоток не разрываются, а только деформируются. После

20 трех электрически независимых X, Y, Z-обмоток. При подключении их по оче реди к измерительному блоку 4. они показывают взаимно ортогональные ком поненты магнитного момента источник 1 поля, находящегося в рабочей зоне Каждая обмотка (фиг.З - 5) состоит из четырех последовательно соединенных соленоидов 5-8. Каждый соленоид состоит из отдельных катушек

25

зтого электрооборудование перемещают в рабочую зону системы и затем двери задвигают, т.е. витковая система приводится в первоначальное состояние, но уже с электрооборудованием внутри. Все время перемещения электрооборудования веберметр остается подключен- 30 9, расположенных на равных расстоя- ным к системе, поэтому интегрирующее ниях в параллельных плоскостях в устройство веберметра фиксирует изменение магнитного потока через витко- вую систему, а поскольку витковая система не должна реагировать на внешнюю дипольную помеху, то изменение магнитного потока -через витковую систему и есть полный магнитньй попределах каждого соленоида. Соленоид 8, имеющий наибол эший объем, охваты вает рабочую зону системы. Катушки 35 9 соленоидов 5-7 расположены с равным шагом и имеют одинаковое число витков, которое рассчитывается по формуле

ток электрооборудования и поэтому пропорционален дипольному магнитному моменту.

Возможность открытия Д1зерей и сдвижных панелей обеспечивается объединением выводов всех обмоток в жгут и использованием бифилярных обмоток по контурам панелей.

На фиг.1 изображена трехкомпонент- ная магнитная измерительная система в закрытом виде, указана принятая система координат ХУИ; на фиг.2 - система в открытом.виде с раскрытыми дверными панелями и сдвижными панелями крьппи (источник ПОЛЯ внесен внутрь gg форме параллелепипеда окружен тремя зоны системы); на фиг. 3 - схема Х- обмотками соленоидов 8 с взаимно

С целью

обмотки; на фиг.4 схема Y-обмотки; на фиг.5 - схема Z-обмотки; на фиг.б- принцип укладки витков соленоидов

перпендикулярными осями, обеспечения достлгаа в рабочую зону системы без разрьша витков, каждый

541432

для Y-обмотки с учетом возможности раскрытия системы без разрьша витков.

Устройство содержит (фиг.1 и 2) источник постоянного магнитного поля

1,подвижные дверные панели 2, сдвижные панели 3, измерительньш блок 4, соленоиды 5-8 (фиг.3-5), соединенные последовательно.

IQ Каждый соленоид состоит из прямоугольных витков 9. Обмотка подвижных частей системы (дверные панели

2,панели крыши 3) соединена с обмоткой неподвижных панелей системы

15 гибкими бифилярными жгутами 10 .(фиг.6). Измерительный блок 4 (ИБ) включает веберметр и высокочувствительный вольтметр -(не показаны) . Индукционная система состоит из

20 трех электрически независимых X, Y, Z-обмоток. При подключении их по очереди к измерительному блоку 4. они показывают взаимно ортогональные компоненты магнитного момента источника 1 поля, находящегося в рабочей зоне. Каждая обмотка (фиг.З - 5) состоит из четырех последовательно соединенных соленоидов 5-8. Каждый соленоид состоит из отдельных катушек

25

30 9, расположенных на равных расстоя- ниях в параллельных плоскостях в 9, расположенных на равных расстоя- ниях в параллельных плоскостях в

ределах каждого соленоида. Соленоид 8, имеющий наибол эший объем, охватывает рабочую зону системы. Катушки 9 соленоидов 5-7 расположены с равным шагом и имеют одинаковое число витков, которое рассчитывается по формуле

, , ,

где h I - толщина соленоида 8; h - толщина соленоида 6; W| - число .витков в катушке 9

соленоида 8; W - число витков в катушке 9

соленоида 6; п, - число катушек на единицу

длины соленоида 8; Hj - число катушек на единицу

длины соленоида 6. Толщины соленоидов 5-7 выбираются в пределах 0,05-0,15 от толщины соленоида 8,

Таким образом, рабочий объем в

С целью

перпендикулярными осями, обеспечения достлгаа в рабочую зону системы без разрьша витков, каждый

31

проводник витка катушек соленоида 8 не переходит непосредственно на сдвиные панели или дверцы, а поворачивает вдоль ребра грани и возвращается на свое направление уже вдоль ребра сдвижной панели или дверцы, как показано на фиг,4 (пунктиром показаны границы сдвижных панелей и дверей). Аналогично выполняются обмотки соле- ноидов 8 других систем обмоток, поэтому дверцы и сдвижные панели могут открьшаться без разрыва витков, что обеспечивает доступ в рабочую зону сие темы.

Изложенная трехкомпонентная система может быть использована для измерения дипольного момента источника переменного поля.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Систему открьюают, сдвигая панели 2 и 3, и вносят в нее источник 1 переменного магнитного поля. Дверны 2 и сдвижные 3 панели закрывают. Во всех трех взаимно перпендикулярных системах Х,У,Е-о бмоток появляются ЭДС, пропорциональные величине соответствующей компоненты дипольного момента источника. Поочередно под- ключают системы обмоток к ИБ 4 и получают соответствующую компоненту дипольного момента источника 1 переменного магнитного поля.

Используя закон электромагнитной

индукции, нетрудно показать, что с ТОЧНОСТЬЮ до дискретности обмотки ЭДС j( , возникающая в системе от X- составляющей переменного дипольного момента, равна -дО|Ц| пМд, если диполь внутри рабочей.зоны системы, и х-0) если диполь вне системы.

Здесь сЬ - частота поля; Ид - маг- нитная проницаемость среды; п - числ витков на единицу длины соленоида 1}

43

MX: гр- Х-составляющая магнитного момента.

Это означает, что внешняя диполь- ная помеха не дает вклада в ЭДС системы и не влияет на показания вольтметра.

Формула изобретения

1. Способ измерения магнитного момента источника постоянного магнитного поля, при котором источник ПОЛЯ

перемещают относительно измерительной системы с одновременным измерением потокосцепления между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, замкнутую измерительную систему раскрывают без разрыва витков, вводят источник поля внутрь рабочей зоны замкнутой измерительной системы, замкнутую измерительную систему закрьюа- ют, при этом непрерьшно измеряют по- токосцепление источника поля с измерительной системой с момента раскрытия и до полного ее закрытия.

2. Устройство для измерения магнитного момента источника постоянного магнитного поля, содержащее три взаимно ортогональные обмотки на каркасе, отличающееся тем, что каркас выполнен в виде параллелепипеда, снабженного дверными панелями и двумя сдвижными панелями ши, а каждая из трех обмоток состоит из четырех последовательно соединенных соленоидов с постоянным шагоь намотки, два из которых выполнены в форме параллелепипеда, а два других - треугольные п(изматические, при этом для обеспечения открытия дверных панелей и сдвижных панелей крыши части обмоток продолжены вдоль линии разъема бифилярно и вьшедены в жгуты, соединяющие подвижные и неподвижные панели.

фиг. /

фи.З

)иъ. S

V

N

Изобретение может, быть использовано для измерения трех составляющих постоянного дштольного магнитного момента (ММ) крупного электрооборудования. Устройство для измерения ММ источника 1 постоянного магнитного поля содержит каркас в виде параллелепипеда, имеющего дверные панели (П) 2 и крышку в виде сдвижных П 3, три взаимно ортогональные обмотки на каркасе, каждая из которых состоит из четырех соленоидов с постоянным шагом намотки, два из которых выполнены в форме параллелепипеда, а два других - треугольные призматические. ,Цля обеспечения открытия дверных и сдвижных П 2, 3 части обмоток проложены вдоль линии разъема бифилярно и вьшедены в жгуты. Для измерения ММ источника 1 постоянного магнитного поля его вводят внутрь устройства, дверные и сдвижные П 2 и 3 закрьюают. Во взаимно ортогональных обмотках появляются электродвижущие силы, пропорциональные величине соответствующей компоненты ММ источника 1. Подключают поочередно взаимно ортогональные обмотки к измерительному блоку 4 и получают соответствующую компоненту. Изобретение повышает точность измерения. 2 с.п. ф-лы, 6 ил. ГУЛ

Составитель А.Дивеев Редактор А. Ворович Техред А. Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 5690/41 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Фи.6