Способ определения относительного изменения объема поперечных магнитных доменов в витых магнитопроводах Советский патент 1992 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в трансформаторостроении для совершенствования технологии изготовления витых магнитопроводов из анизотропной электротехнической стали с ребровой кристаллографической текстурой.. .

Цель изобретения - повышение точности способа.

На фиг,1, и 2 приведены графики, поясняющие предлагаемый способ; на фиг.З и 4 -устройства, реализующие предлагаемый способ.

На фиг.1 приведены результаты сопоставления расчетного значения коэффициента междувиткового замыкания (Краем) и экспериментального (К), измеренного с помощью пояса Роговского, для магнитопроводов различных размеров и с различными типами междувитковой электроизоляции. Краем определяется по формуле

Красч :

где RII - сопротивление магнитной ленты, из которой навит магнитопровод;

R - сопротивление магнитопровода.

Б

VI оо

сЈ со

Для определения сопротивления магнитной ленты используют формулу

1 m , .

Rii

где /31 - удельное электросопротивление материала ленты;

гп - масса магнмтопровода; pi - плотность материала ленты;

S - площадь поперечного сечения ленты.

Сплошная линия на фиг.1, являющаяся линейной экстраполяцией экспериментальных точек, имеет тангенс угла наклона, практически равный единице, что указывает на совпадение Красч и К, и показывает, что полное сопротивление магнитопровода (R) может рассматриваться как сопротивление двух параллельных ветвей сопротивления магнитной ленты (Rn) и сопротивления междувитковой электроизоляции (Ri).

На фиг,2 приведена зависимость магне- тосопротивления от квадрата индукции для эталонного магнитопровода, отобранного из исследуемой партии для определения константы магнетосопротивления. Устройство, с помощью которого измеряют коэффициент междувиткового замыкания (фиг.З), содержит исследуемый магнитопровод 1, регулируемый источник 2 постоянного тока, ключ 3, пояс Роговского

4(показан в положении, в котором он охватывает витки магнитопровода), флюксметр

5(микровебермётр Ф191).

Устройство, с помощью которого измеряют магнетосопротивление магнитопровода в зависимости от индукции (фиг,4), содержит намагничивающую катушку 6, регулируемый источник 7 постоянного тока, ключ 8, катушку 9 для измерения индукции, флюксметр 10, мост 11 постоянного тока (МОД.-61) для измерения сопротивления магнитопровода 1 и его изменения при намагничивании. В качестве чувствительного индикатора моста используют зеркальный гальванометр 12 (М17). Ключ 13 позволяет .разрывать цепь гальванометра 12 при изменении тока в катушке 2, что исключает перегрузку гальванометра 12 возникающими при этом индукционными токами. Измерения с помощью моста МОД-61 (на одинарном мосте) проводят в режиме неполного уравновешивания по схеме двухзажимного подключения измеряемого сопротивления.

Способ реализуют следующим образом.

Определение константы магнетосопротивления проводят на эталонном магнйто- проводе, имеющем наименьшее значение коэффициента междувиткового замыкания

и наибольшую величину (по абсолютному значению) магнетосопротивления насыщения среди магнитопроводов исследуемой партии.

По виткам отобранного для определения контакты, магнетосопротивления эталонного магнитопровода 1 пропускается ток и измеряется с помощью пояса Роговского 4, охватывающего витки магнитопровода 1, возникающий при включении тока магнитный поток Йм , пропорциональный магнитному напряжейию. Затем при тех же условиях измеряют магнитный поток Ф1 когда пояс Роговского 4 охватывает один подводящий к магнитопроводу ток проводник. Среднее значение компоненты тока вдоль оси магнитной ленты, из которой навит магнитопровод 1, рассчитывается по формуле

. Фы I

|11 ФГТГ

где In -среднее значение компоненты тока вдоль оси магнитной ленты; .

N - число витков магнитопровода 1;

I - полный ток, текущий через магнитопровод 1.

Потом определяется компонента тока I , перпендикулярная оси магнитной ленты,

l.f I-I11 0 и коэффициент междувиткового замыкания

0

5

0

5

N-Фм

VN

(1)

5

0

5

0

Полученное таким образом значение коэффициента Кэ.для повышения точности усредняют по нескольким значениям тока I.

Представляя полное сопротивление R эталонного магнитопровода 1 в виде сопротивления двух параллельных ветвей, получим

1 1 .1(2)

Ч

R Rn

где Rn - сопротивление магнитной ленты, из которой навит магнитопровод 1, являющееся сопротивлением для компоненты тока In;

R./ - сопротивление междувитковой электроизоляции, являющееся сопротивлением для компоненты тока I.

Из (2) следует выражение для расчетного значения коэффициента междувиткового замыкания

Rn Rn

К

11ШП 11A

5

.расч -R- - R

Совпадение Красч и К (фиг.1) подтверждает правильность представления о сопротивлении магнитопровода, как сопротивлении двух параллельных ветвей. Коэффициент междувиткового замыкания

V.

определяет отклонение сопротивления маг- нитопровода от его расчетного значения, полученного в предположении бесконечно большого сопротивления междувитковрй электрокзоляции.

При намагничивании магнитопровода сопротивление магнитной ленты изменяется. При больших индукциях (больших Bi на фиг.2)в процесс намагничивания интенсивно вовлекаются 90-градусные доменные стенки и тем в большей мере, чем выше индукция, что описывается первым правилом четных эффектов Акулова, устанавливающим линейную зависимость магнетосопротивления от квадрата индукции

Mil KV(B2-Bft(3)

где KI - коэффициент пропорциональности..

Если процессы намагничивания смещением 180-градусных и 90-градусных стенок разделены полностью, то зависимость магнетосопротивления от индукции должна быть линейной

К} (В - В2),(4)

где КЗ - коэффициент пропорциональности; :

Ва - индукция, соответствующая началу намагничивания смещением 90-градусных стенок.

Из (3) следует, что первая производная от магнетосопротивления по индукции с ростом индукции увеличивается, что вызвано прогрессирующим вкладом смещений 90- градусных стенок, в пределе

2-к1в4 кЗ. (5)

где В - индукция, соответствующая магне- тосопротивлению насыщения (последнее

A R

определяется из графика -и- f(H), соответствующая ему индукция B| - из графика B f(H).

Из (2) и (3) следует, что изменение сопротивления магнитопровода при намагничивании описывается уравнением

1

1

.+1

R.+ SR R11+R11Kl(B2-B) R отсюда находим

AR

ТГ

К1(в2-в2)

1 + К 4- К Ki (В2 - В2.) Пренебрегая малой величиной

К Ki (В2 - Bv, получим с учетом (3)

И

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

(6)

(B2-B2) Ki(B2-B2)

1 ARn где Ki - экспериментально определяемый коэффициент наклона.

Измерение магнетосопротивления магнитопровода 1 в зависимости от индукции осуществляют с помощью устройства, изображенного на фиг.4. Исследуемый магни- топррвод 1 намагничивают катушкой б с помощью источника 7 постоянного тока. Индукцию в магнитопроводе 1 определяют измерительной катушкой 9 с помощью флюксметра 10. Измерение электросопротивления магнитопровода 1 и его изменения при намагничивании проводят с помощью моста 11 постоянного тока, чувствительным индикатором которого служит гальванометр 12. Ключ 8 служит для управления намагничивающей цепью. Ключ 13 позволяет разрывать цепь гальванометра 12 при изменении тока в намагничивающей катушке 6, что исключает перегрузку гальванометра 12 возникающими при этом индукционными токами.

Результаты измерения магнетосопротивления эталонного магнитопровода в зависимости от квадрата индукции представлены на фиг.2. В соответствии с (6) экспериментально полученая зависимость экстраполируется прямой линией с Ki - 2,27- 9670Гс.

Для магнетосопротивления насыщения магнитной ленты из (4) и (5) имеем

: Х«2 к1в4(в4-В2),

отсюда с помощью (6) для магнетосопротивления насыщения магнитопровода получим

.(r).KiBi(Bi-B2).(7)

Для рассматриваемого в качестве примера эталонного магнитопровода В

,AR

-5

18500 Гс, ()s -60-10 °. Из (7) находим,

что прирост индукции, вызванный смещением 90-градусных стенок, 7140Те.

Если весь объем магнитопровода 1 в размагниченном состоянии занят поперечными доменами, то величина магнетосопротивления насыщения будет наибольшей и равной

,ARV - вЈ (

(-Гамаке вР (R)S 2 K1

(8)

Изменение сопротивления магнитопро- вода при намагничивании описывается также уравнением

1 1,1

R4-AR

RufCARiOsi

+ -S- ®

где AR - изменение сопротивления магни- топровода при намагничивании;

(A RII)SI - прирост сопротивления магнитной ленты при ее намагничивании до

индукции В в случае равновероятного распределения ориентации спонтанной намагниченности магнитных доменов по слоям легкого намагничивания в размагниченном состоянии.

Из (9) с точностью до малых величин второго порядка следует соотношение, связывающее изменение объема поперечных AV;.

доменов -ту- при намагничивании, величину изменения магнетосопротивления AR/R, коэффициент междувиткового замыкания Кэ и константу магнетосопротивления

№

AV V

AR

-™:-( v RTP sl

(10)

Когда AV/V -1; A R/R ( Р/К)змаке, тогда из (8) и (10) следует

|(Г)(В)2.(1+К). (11)

Определив с помощью соотношения (11) константу магнетосопротивления на отобранном из исследуемой партии эталонном магиитопроводе, с помощью соотноше- ния (1.0) можно определить объем поперечных доментов в каждом магнито- проводе этой партии, измерив только его магнетосопротивление и коэффициент междувиткового замыкания Ки.

Параметры магнитопроводов, на котог рых реализован способ: масса 300-1000 г, ширина магнитной ленты 32 мм, толщина .магнитной ленты 0,28-0,30 мм, коэффициент междувиткового замыкания 0,1-0,5.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить количественную информацию об объеме поперечных доменов в витых магнитопроводах с междувитковым замыканием и неизвестной константой магнетосопротивления, способствует повышению точности способа, дает возможность совершенствования технологии изготовления зитых магнитопроводов путем подбора склеивающих покрытий и условий отжига, обеспечивающих минимальный объем поперечных доменов.

Формула изобретения Способ определения относительного изменения объема поперечных магнитных доменов в витых магнитопроводах, включающий воздействие на испытуемый магнито- провод постоянным магнитным полем и измерение электрического сопротивления и его приращения для испытуемого магнито- провода, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности, до воздействия на испытуемый магнитопровод постоянным магнитным полем пропускают постоянный электрический ток через эталонный и испытуемый магнитопроводы с помощью подводящих проводников и измеряют магнитные напряжения вокруг всех витков магнитопроводов и вокруг одного из подводящих к данному магнитопроводу проводников, после чего постоянным магнитным полем воздействуют на эталонный и испытуемый магнитопроводы и регистрируют зависимости индукции и приращения электрического сопротивления эталонного магнитопровода от напряженности постоянного магнитного

поля, а относительное изменение обьема поперечных магнитных доменов в испытуемом магнитопроводеопределяютиз соотношения

AR

AV1Г

V

AV

тгая(1+а

2 (

фгде -гт- - относительное изменение объема поперечных магнитных доменов;

A R , R - приращение электрического сопротивления и электрическое сопротивление в отсутствии магнитного поля соответственно,

()2-(i+)UMI N-UMN

UMN

Ki - наклон зависимости AR/R от квадрата индукции эталонного магнитопровода;

в - индукция, соответствующая насыщению электрического сопротивления эталонного магнитопровода от напряженности постоянного магнитного поля,

.. UM1 -N-UMN

UMI, Кии - магнитное напряжение вокруг одного из подводящих проводников для испытуемого и. эталонного магнитопроводов;

N - число витков испытуемого и эталонного магнитопроводов;

UMN, Umn™ магнитное-напряжение вокруг всех витков испытуемого и контролируемого магнитопроводов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в трансформаторостроении для совершенствования технологии изготовления витух магнитопроводов из анизотропной электротехнической стали с ребровой кристаллографической структурой. Изобретение позволяет повысить точность определения объема поперечных магнитных доменов путем учёта междувиткового замыкания в маг- нитопроводе при измерении его магнетосопротивления и определении константы магнетосопротивления для исследуемой партии магнитопроводов. Коэффициент междувиткового замыкания определяется по величине отклонения от расчетного значения магнитного напряжения, измеряемого поясом Роговского, охватывающим витки магнитопровода, по которым пропускается ток. По величинам коэффициента междувиткового замыкания, магнетосопротивления и константы магнетосопротивления с помощью расчетной формулы определяется объем магнитных доменов, намагниченность которых перпендикулярна оси магнитной ленты, из которой навит магнитопровод. 4 ил. сл с

К

4

-20

ад

-60

в:

I «о

Фиг. 2

f

Фиг. 3

J

ii

13

V