Способ измерения напряженности магнитного поля в ферромагнитном материале Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 

х-г/

Фиг. 2

1

1394

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к магнитным измерениям, и предназначе- но для измерения напряженности (Н) магнитного поля в отдельных участках неоднородной магнитной цепи (МЦ) при любой несинусоидальности тока и в широком диапазоне зазоров, частот и ;магнитных индукций.

; Целью изобретения является расши- |рение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения Н внутри ферромагнитного материала в отдельно участке неоднородной МЦ при несинусо идальном токе при наличии, зазоров, в диапазоне частот и магнитных индук- |ций,

На фиг« 1 представлена схема изме„|рении при тарировке датчика; на

иг, 2 устройство, реализующее Предлагаемый способ. I Сущность способа заключается в рпределении Н материала по величине потерь мощности в этом материале. При неизменном значении магнитного потока величина данных потерь не зависит от зазора. Если питающее напряжение синусоидальное, то намагничивающий ток и Н будут несинусоидаль ными. Поэтому определяют амплитудное значение 1-й гармоники Н,„,, а затем переходят к среднеквадратичному значению Н:

Н

Н,г

Измерение Н производят в следующем порядке. Предварительно проводят тарировку величины потерь мощности в стали (фиг. 1) П-образного сердечника (датчика), имеющего две обмот ки намагничивающую 1 и измерительную 2. Потери мощности в стали изме- ряют по ваттметровому методу. Для этого к П-образному сердечнику 3 пристыковывают другой такой же сердечник 4 с обмотками 5 и 6. Все обмотки имеют одинаковое число витков

и известно их активное сопротивление R. При расстоянии между стержнями сердечника, в десятки раз большем величины зазора, показания вольтметров практически одинаковы. Это означает, что магнитный поток Ф в П-образных сердечниках 3 и 4 один и тот же, т.е. ничтожным будет расстояние магнитного потока, вызванное

5

0

5 о

5

Q

0

5

1842

наличием зазора (до 1 мм) между сер-, дечниками.

Устанавливают какое-либо фиксированное значение напряжения на измерительных обмотках и,,, путем регулировки напряжения питания U, Это напряжение и И} поддерживают одинаковьт и при тарировке и при дальнейших измерениях. Это означает, что магнитный прток и при тарировке и при измерениях будет одним и тем же. Для снижения погрешностей величину магнитной ин- дуки,ии выбирают такой, чтобь она не превышала 0,8 величины магнитной индукции насыщения. При заданном напряжении измерительной обмотки ваттметр 7 Wr показывает суммарные потери в меди () и в стали двух сердечников. Вычитая из показаний ваттметра 7 W значения потерь в меди 1-2 R и разделив разность на два, получают потери в стали одного сердечника .

Для определения магнитных параметров материала исследуемого изделия на него помещают П--образный датчик и производят измерения (фиг. 2).

По напряхкению на измерительной обмотке 2 выставляют то значение магнитного потока, при котором проводилась тарировка. Ваттметром измеряют общие потери мощности и, вычитая из них потери мощности в стали и в меди датчика, определяют потери мощности Руц в участке МЦ,

Коэффициент гармоник тока kp; измеряют с помощью измерителя ных искажений, подключаемого параллельно резистору 7, Фазометром измеряют сдвиг.по фазе между намагничивающим током и напряжением измерительной обмотки 2,

Измеренные значения: Pyt, - потери мощности в участке МЦ; Inq - средняя длина участка Щ; со - число витков измерительной обмотки; kp. - коэффициент гармоник тока в намагничиваю™ щей обмотке; U - действующее значение напряжения на измерительной обмотке и cos (f , где с/) - сдвиг по фазе между напряжением на измерительной и током в намагничивающей обмотках, подставляют в формулу

-. -

U l . COSV

и подсчитывают усредненное по длине между полюсами датчика значение Н магнитного участка, несмотря на наличие зазоров, Н в которых будет в тысячи раз отличаться от Н в стали.

Формула изобретения

Способ измерения напряженности магнитного поля в ферромагнитном материале, включаюший создание магнитного поля в материале, замкнутом в магнитную цепь, и измерение действующего значения напряжения на измерительной обмотке, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения напряженности магнитного поля в отдельном участке неоднородной магнитной цепи при несинусоидальном токе при наличии зазоров, в диапазоне частот и магнитных индукций измеряют потери мощнос ти в участке магнитной цепи, коэффициент гармоник тока в намагничивающей обмотке и сдвиг по фазе между этим током и напряжением на измерительной обмотке и определяют напряженность магнитного поля в участке магнитной цепи по выражению

Itn

10

где Н

5

5

kp;

уч V

т

а со

и амплитудное значение первой гармоники напряженности магнитного поля; потери, мощности в участке магнитной цепи; число витков измерительной обмотки;

коэффициент гармоник тока в намагничивающей обмотке; действующее значение нап ряжения на измерительной обмотке;

средняя длина участка магнитной цепи;

сдвиг по фазе между напряжением на измерительной и током в намагничивающей обмотках.

Изобретение предназначено для измерения напряженности магнитного ПОЛЯ (МП) и отдельных участков неоднородной магнитной цепи (Щ) при любой несинусоидальности тока в широком ди-апазоне зазоров, частот и магнитных индукций. Способ измерения напряженности МП реализован в устройстве и заключается в следующем. На исследуемое .изделие помещают разный датчик и производят измерения.. По напряжению на измерительной об- -мотке (ИО) 2 выставляют то значение магн гпюго потока, при котором производилась тарировка. Ваттметром 7 измеряют общ15е потери мощности и, вычитая из них потери мощности в стали и в меди датчика, определяют потери мощности PUI| в участке МЦ. Коэффициент гармоник тока Кр; измеряют с помощью измерителя нелинейных искажений5 подключенного параллельно резистору. Фазометром измеряют сдвиг по фазе ( между намагничивающим током и напряжением ИО 2. Определяют )1апряженность МП в участке МЦ по. выражению Н,„ -ч|2-Риг-СО - ll-Kp. / /U lijij Cosfy , где Н,„ амплитудное значение первой гармоники напряженности МП; 60 ЧИСЛО витков ИО 2; И - действующее значение напряжения в ИО 2; 1иц средняя длина участка МЦ. Способ имеет расширенные функциональные возможности за счет обеспечения измерения напряженности МП в отдельном участке неоднородной МЦ при несинусоидальном токе при наличии зазоров, в диапазоне частот и магнитных индукций. 2 ИЛ. с л с 00