Способ определения пространственных составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля вблизи массивных проводников Советский патент 1992 года по МПК G01R33/02 

Изобр етение относится к измерению магнитного поля и может быть использовано при оценке параметров магнитных полей и определении границ зон безопасного обслуживания технологических электроустановок, содержащих электрические контуры и токоподводы, по которым протекают импульсные токи относительно боль.ших величин, и, в частности, машин контактной сварки с питанием от однофазной сети переменного тока, с трех-, шестифазным выпрямлением сварочного тока, низкочастотных и конденсаторных.

Цель изобретения - повышение точности определения.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ измерения пространственных составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля.

Устройство, реализующее способ, состоит из рабочей измерительной катушки 1, управляемого переключателя

2,зарядного конденсатора 3, регистрирующего прибора , синхронизирующей катушки 5 и счетчика 6 тактовых импульсов стабильной длительности.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений неподвижно устанавливаются вблизи силового контура установки синхронизирующая 5 и рабочая измерительная катушка 1, а затем производится ряд включений установки при различных уставках выдержки времени на счетчике 6 числа тактовых импульсов стабильной длительности. При этом для любой уставки счетчика 6 ЭЛС измерительной катушки 1 через замкнутую цепь управляемого переключателя 2 подключается на нагрузочный зарядный конденсатор

3.По истечении установленного числа тактовых импульсов на управляемый переключатель 2 поступает сигнал,

по которому происходит отключение нормально замкнутой цепи и конденсатора 3 от измерительной катушки 1 и подключение ее через нормально открытую цепь к регистрирующему прибору . При неизменном положении измерительной катушки 1 подбором числа тактовых импульсов добиваются получения максимального отклонения регистрирующего прибора. Этому интервалу времени t соответствует определенная постоянная К для конкретной установки, которая сохраняет свою величину при помещении измерительной катушки с любой ориентацией в любую точку пространства, окружающего контур этой установки, во время проведения измерения составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля. После снятия показания регистрирующего прибора управляемый переключатель переводитс в исходное состояние.

При любой ориентации оси катушки в пространстве относительно силового контура и на любом расстоянии от него катушки, пропорциональной производной тока силового контура

определяется произведением коэффициента взаимной индукции М катушки и контура и производной тока контура ---. Сам ток контура iv можно dc

рассматривать как нарастающую с постоянной времени учета пульсаций (1 - 1)

OK экспоненту без

(D, установившийся ток при

к JVD причем Im- t 5Јк.

Ток заряда и напряжение на конденсаторе содержит постоянный сомножитель Ml

м

т.е. полный магнитный

поток, сцепляющийся со всеми витками измерительной катушки и обусловленный током силового чонгура при условии его установления по мере на- растанич, безотносительно к текущему рассматриваемому моменту времени

MI№ fU0HSW12),

где S - средняя площадь одного

витка измерительной катушки, число витков измерительной катушки,

магнитная постоянная .

W |Ц0 - Ю-7 5

0

Таким образом, для определенной измерительной катушки 1 с известным числом витков и геометрическими размерами, с измеренными параметрами индуктивности L, собственного сопротивления совместно с добавочным внешним сопротивлением г, при известной емкости нагрузочного конденсатора С можно связать расчетное

,Г

гяЧГ( и измеренную

° LMIMJpQC4MQK.

его величину в тот же момент времени

co(uCHmwano|t tc с искомой измеряемой величиной составляющей вектора напряженности магнитного поля Н по оси измерительной катушки 1 в точке ее размещения

ис И5М мчкс

Н

Jkl

LMIffiJ pacu.Maiccjt.to

(3)

Для оборудования с выпрямлением тока расчетная величина (относительного) напряжения на конденсаторе может быть определена из выражения

Ю(А

УС Mljpac4|t

TR - Ј T vfc J

-i/0,

- 1 J(4

где введены следующие обозначения

°о ТС

2Р

г l,

-р ±л|Р2 -й)| (7) Во всех реально существующих электроустановках с выпрямлением постоянная времени силового контура лежит в пределах

Ј« 0,001 - 0,1 с,

причем длительность протекания тока

tn практически всегда превышает

Ч 5V

По мере нарастания тока в контуре абсолютное приращение тока в единицу времени снижается и ЭЛС измерительно катушки падает, а напряжение на на- грузочном конденсаторе, начиная с определенного значения времени гм, прекращает свой рост и он начинает разряжаться. Очевидно, что измерение напряжения на конденсаторе удобнее всего производить в момент достижения им этого максимума и Фиксировать момент времени его достижения .

Вычисления мгновенных значений относительного напряжения на конденсаторе по (0 производится при Ј« const во всем диапазоне возможных изменений этих постоянных времени сварочного контура машин. Время достижения этим напряжением максимума t зависит от величины Јк , а сама величина максимального отно

щ

1MTJ,

сительного напряжения

Iwancit tM также является функцией постоянной

Јк. Поэтому постоянная регистрирующего прибора Vн зависит от постоянной 0, или, что то же самое, для каждой конкретной электроустановки от времени т. w

175В6Й

LMIMJMQKC|,

|UeSW

tfA

- f(V

10

15

кн20

25

Формула изобретения

Способ определения пространственных составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля вблизи массивных проводников путем воздействия неповторяющихся импульсов тока на индукционный магнитометрический преобразователь, нагруженный конденсатором, отличают и й- с я тем, что, с целью повышения точности определения, измеряют максимальное значение напряжения на конденсаторе и время от начала прохождения импульса тока до достижения напряжением этого максимального значения и определяют величину пространственной составляющей амплитуды вектора напряженности Нм из соотношения

0

5

0

5

0

Н«

ис кэм. wqxc | Јм

1гп Г ,

LMI Jpac4.MU«j|.1A /4°SW

где S - средняя эквивалентная площадь одного витка рабочей измерительном катушки нитометрического преобразователя;

Г - число ее витков, (Но магнитная постоянная;

uCHw.MaKo|-tM измеренная величина

максимального напряжения на нагрузочном конденсаторе;

Г Uel --- . - относительная

LMIMJpac«,MOKc|tM

расчетная величина максимального напряжения на нагрузочном конденсаторе; М - взаимная индуктивность силового токового контура и ориентированной относительно него рабочей измерительной катушки;

1„ - установившийся ток силового контура или амплитуда импульса.

Изобретение относится к магнитометрии и предназначено для определения импульсных магнитных полей однофазных, конденсаторных, низкочастотных машин с выпрямлением сварочного тока вблизи рабочих мест сварщиков, обслуживающих это оборудование для контактной сварки. Цель - повышение точности определения, Эта цель достигается одновременными замерами уровня напряжения в момент достижения максимального значения на конденсаторе, нагружающем измерительную индукционную катушку, являющуюся преобразователем магнитного поля и ориентируемую относительно контура машины в зоне обслуживания, и времени достижения напряжением на этом конденсаторе максимума. Величина напряженности определяется из расчетного соотношения и является функцией постоянной измерительной катушки, ее индуктивности и активного сопротивления, величины емкости, нагружающей катушку, расчетной величины максимального напряжения на емкости, отнесенной к произведению максимального тока сварочного контура и взаимной ин- дуктивности измерительной катушки и контура, а также постоянной.времени или частоты собственных колебаний тока сварочного контура. 1 ил. СО С X СП СО О « 4

V

тЛт

6

м

и