Способ определения удельных потерь в образцах магнитомягких материалов Советский патент 1991 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для определения удельных потерь в образцах магнитомягких материалов, например электротехнических сталях, пермаллоях, аморфных сталях.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения путем измерения потерь при любом законе изменения магнитной индукции.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно, что удельные магнитные потери Руд определяются по формуле

-Т. 0)

о

JM Т1

H(t)

где у- плотность материала образца;

H(t),B(t)-напряженность поля и магнитная индукция в образце;

W - энергия потерь на перемагничива- ние;

f - частота перемагничивающегр сигнала.

Определение зависимости удельных потерь от динамической коэрцитивной силы Руд(НСд) проводится на основе уравнения динамического состояния

HW-Her(B) + . (2)

где R(B) - приведенное динамическое сопротивление материала образца;

о о

00

о о

Hci(B) - напряженность поля по статической характеристике Вст(Н), соответствующая индукции B(t).

В наиболее общем случае при совместном влиянии на процесс перемагничивания вихревых токов и магнитной вязкости для величины R(B) известно выражение 11 ,11

RW Нп1 F1 (В) т Цл2 F2 (В)

HnF(B)

(3)

где RmiFi(B),Rm2F2(B),RmF(8)- приведенные динамические сопротивления, обусловленные вязкостью и вихревыми токами, и суммарное соответственно.

Рассматривается циклическое перемаг- ничивание магнитомягкого материала

B(t) Вт V (ю t) Вт V (х) , (4) где Вт - амплитуда индукции;

ш 2 п f - круговая частота;

(х) - периодическая функция монотонно изменяющаяся в интервале, ограниченном одинаковыми положительным и отрицательным значениями, равными единице.

Из уравнений (1) и (2) получаем

dB

УД

т (°И)2

(B)dB + -i/-IilTdt.

(5)

Первое слагаемое в этом уравнении, описывающее потери на гистерезис Р г.уд, можно записать в виде

Рг.уд у Н с Вт ф her (b) db

Кг (Вт) Н с Вт,(6)

где b

в . h /h% н .

Вт hcT(bJ ТГГ

Н с - коэрцитивная сила по статической симметричной непредельной петле гистерезиса с максимальной индукцией, равной Вт;

Кг- коэффициент, зависящий от формы статической петли гистерезиса, амплитуды индукции Вт, имеет конкретное значение.

Второе слагаемое в уравнении (5), описывающее динамические потери с учетом (3) преобразуется к виду

Д-УД

2лГГВт

(7)

yRnv где Rm - значение R(B) при

Jx - коэффициент пропорциональности, учитывающий механизм перемагничивания и закон изменения магнитной индукции, равный

2Ж

о

&f

dx

dx. (8)

(x)T

Функция (x) определяется из уравнения (3).

0

5

Динамическая коэрцитивная сила определяется из уравнения (2) при .

Н„-Н ,: + Ч.(9)

х - х (В - 0)

Из выражений (5) - (9) получаем выражение для полной удельной мощности потерь на перемагничивание при произвольной форме сигнала и механизме перемагничивания

Руд - -тг- Вт (Нед + Но),(10)

f I

где К Jx/Vfe - коэффициент, постоянный для выбранных закона изменения магнитной индукции и образцов конкретной марки ММ

25

30

35

40

20

Но - Н с

PL

1

Но - напряженность магнитного поля, постоянная для образцов заданной марки ММ при найденном значении амплитуды и выбранном законе изменения магнитной индукции.

Как следует из сказанного, коэффициенты К и Н0 определяются законом изменения (формой) магнитной индукции и механизмом перемагничивания и, следовательно, не зависят от частоты перемагничивающего сигнала. Поэтому формула (10) справедлива для различных частот перемагничивающих сигналов.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит генератор 1, подключенный к намагничивающей обмотке испытываемого образца 2, измерительный резистор 3. К измерительной обмотке подключен интегратор 4, соединенный с входами пикового детектора 5 и нуль-органа 6. Измерительный резистор 3 соединен с информационным входом устройства 7 выборки и хранения. Управляющий вход уст- 45 ройстза 7 соединен с выходом нуль-органа 6. Входы сумматора 8 соединены с выходами устройства 7 выборки и хранения и за- датчика 9 Н0. Два входа перемножителя 10 подключены к выходам пикового детектора 50 5 и сумматора 8. К третьему входу перемножителя 10 подключен задатчик 11 величин Кг, f, у. К выходу перемножителя 11 подключен регистрирующий прибор 12.

Определение удельных потерь в образ- 55 цах ММ производят следующим образом.

Генератор 1 формирует намагничивающий ток, обеспечивающий нужный закон изменения индукции V(x). Сигнал, пропорциональ- ныймзгнитному полю с измерительного резистора 3, поступает в устройство 7 выборки и хранения, а сигнал, пропорциональный скорости изменения индукции, поступает на вход интегратора 4. С выхода интегратора 4 сигнал, пропорциональный индукции, поступает на пиковый детектор 5 и на нуль-орган 6. Последний в момет, когда индукция равна нулю, формирует импульс, разрешающий запоминание сигнала, пропорционального Нед устройством 7 выборки и хранения. Этот сигнал поступает на сумматор 8, где он суммируется с величиной U(Ho), формируемой в задатчике 9 U(H0). Сигналы с задатчика 10 U(Kr, f, у), пикового детектора 5 и сумматора 8 поступают на перемножитель 11 и с него на регистрирующий прибор 12, отградуированный в единицах удельных потерь.

Формула изобретения 1. Способ определения удельных потерь в образцах магнитомягких материалов, включающий периодическое перемагничи- вание образца магнитомягкого материала при монотонном изменении магнитной индукции в интервале, ограниченном одинаковыми положительными и отрицательными амплитудными значениями магнитной индукции, определение амплитудного значения магнитной индукции, динамической коэрцитивной силы образца магнитомягкого материала и коэффициента пропорциональности, отличающийся тем,что,с целью повышения точности и расширения области применения путем измерения потерь при любом законе изменения магнитной индукции, предварительно определяют напряженность поля, постоянную для образцов заданной марки магнитомягкого материала при найденном значении амплитуды магнитной индукции и выбранном законе ее изменения, а удельные потери определяют по формуле

К f В Руд у(Нсд + Н°)

где у- плотность магнитомягкого материала.

f - частота перемагничивания;

Вт - амплитудное значение магнитной индукции;

НСд-динамическая коэрцитивная сила; К - коэффициент пропорциональности;

Но - предварительно определяемая напряженность поля,

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для заданной марки магнитомягкого материала, найденного амплитудного

значения магнитной индукции и выбранного закона ее изменения предварительно определяют коэффициент пропорциональности совместно с предварительно определяемой напряженностью поля путем

измерения пар значений удельных потерь и динамической коэрцитивной силы при двух или более частотах перемагничивания и решения системы уравнений вида

0

Руд1:

Руд2 Рудп

Kfi У

Kf2

У

Kfn

Вт(Нсд1 + Но) , Вт(Нсд2 + Но); Вщ(Нсдп + Но) I

5 т У

где п - количество частот, на которых производится измерение.

Изобретение относится к технике магнитных измерений и предназначено для определения удельных потерь в образцах магнитомягких материалов. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения путем измерения потерь при любом законе изменения магнитной индукции - достигается тем, что предварительно определяют напряженность поля, постоянную для образцов заданной марки магнитомягкого материала при найденном значении амплитуды магнитной, индукции и выбранном законе ее изменения. Удельные потери определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. Для заданной марки магнитомягкого материала, найденного амплитудного значения магнитной индукции и выбранного закона ее изменения предварительно определяют коэффициент пропорциональности совместно с предварительно определяемой напряженностью поля путем измерения пар значений удельных потерь и динамической коэрцитивной силы при двух или более частотах перемаг- ничивания, и решения системы уравнений, приведенных в описании изобретения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил,