Широко известно измерение переменных магнитных напряжений при помощи ферромагнитного сердечника, снабжённого равномерно наложенной по его длине измерительной обмоткой, приключённой к электрическому измерительному прибору. Такой сердечник прикладывают концами к тем тoчкa, между которыми измеряется разность магнитных потенциалов, и по измерительному прибору делают отсчёт.
Согласно настоящему изобретению, предлагается в таком устройстве снабдить сердечник, выполненный в виде скобы, дополнительной компенсационной обмоткой, питаемой через фазорегулятор переменным током той же частоты, что и частота тока, намагничивающего исследуемое изделие; благодаря этому измерение может быть произведено по компенсационному методу - путём определения числа ампервитков компенсационной обмотки, необходимых для компенсации вышеуказанной разности магнитных потенциалов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена в перспективном виде конструкция предлагаемого устройства, а на фиг. 2 и 3 - схемы включения его.
Испытуемый образец 1 намагничивают электромагнитом 2, имеющим обмотку 3, питаемую переменным током. Индукция в образце 1 определяется, как всегда при индукционном методе исследования, но измерению э.д.с. Е, наводимо) магнитным потоком Ф в обмотке 4, надетой на образец.
Измерение напряжённости поля в образце 1 производится следующим образом: к испытуемому образцу прикладывается скоба 5, выполненная из ферромагнитного материала с большой начальной проницаемостью и имеющая две обмотки 6 и 7. Толщина скобы должна быть очень малой (порядка 1 мм), а сечение-постоянным по всей её длине. Обмотка 6 намотана равномерно по всей длине скобы в два слоя. К зажимам этой обмотки приключён вибрационный гальванометр Г. Обмотка 7 надета на скобу поверх об.мотки 6 и приключена к источнику переменного тока с напряжением, регулируемым по величине и фазе при помощи фазорегулятора ФР.
Установив скобу 5 на изделии 1, как показано на фиг. 1, регулируют
ток I в сб-мотке 7 п добиваются отсутствия тока в вибрацкоином гальва1юмст)е Г. Отсутствие тока в га.чьваиомстрс свидетельствует об отсутствин магнитного потока в скобе; посдеднее может иметь место только тогда, когда магнитное напряжение между точками и и b образца, которых каеаются ножки скобы, уравновешено магннтодвижуще снлой, создаваемо током I 1 обмотке 7. Следовательно при
.IW7
равновесии И/ , откуда Н , ,
Таким образом, измерив силу тока I амперметром А и зная расстояние / между ножкалп-( скобы и чис.ю витков 7 обмотки 7, легко определить Н - напряжённость поля тока в образце на участке аЬ.
Если же.лательпо определить пе только величины ипдукции и напряжённости в образце 1, но и сдвиг фаз между ними (который необходимо знать, если желательно определить удельные потери в же. и эффективную магнитную цроиицаемость), то нужно измерить сдвиг фаз между током I и э.д.с. Е, наводимой в обмотке 4. Последпее легко сделать, измеряя I и Е при помощи потенциометра переменного тока, или какими-либо вектормерными приборами (например, магнитоэлектрическими гальванометрами, включёнными через вибрационные выпрямители).
На фиг. 2 изображена схема с потенциометром переменного тока, удобная в тех случаях, когда же.тательно измерить индукцию в образце при заданной напряжённости. Здесь П - комплексный потенциометр переменного тока, ФР - фазорегулятор, AT - регулирующий автотрансформатор, РТ - разделительный трансформатор, Р - реостаты, К - переключатель (ключ), Г - гальванометр, А - амперметры. Измерение производится следующим образом: перемещая движки реостатов Р, устанавливают в компенсирующей обмотке 7 скобы 5 ток I, соответствующий желательному значению напряжённости: Н/.
Этот же ток проходит через рабо.ую цепь потенциометра переменного тока. Установив ток I, приключают гальванометр к обмотке 6 скоб) 5 (ключ К в положении I) ц, регулируя цри помощи фазорегхлятора и регу.иирующего автотрансформатора ток в намагничивак)1цей об мотке 3, добиваются отсутствия тока в вибрационном 1-альваиометре Г. После этого, переведи ключ К в положение II, переме итют рычаги и движки потенциометра П, компенсируя э.д.с. Е в обмотке 4. При достигнутом двойном равновесии имеют место следующие соотпощения:
JWj
Ё - i а -- j 1
Н
Здесь «Ир.- от}1ошения напряжепин па реохордах потенциометра к току в рабочей цени; если применяются обычные комплексные потенциометры, у которых шкалы градуированы так, что при рабочем токе в потенциометре, равном 1,, 0,5 А, они непосредственно показывают напряжение на реохордах в вольтах, то
где Ua и Ub - показания
шкал
потенциометра.
Так как
Е - ja)BSW4,
I3 I
B J-(+-f) - -
со W4 Sш V4 Ь
знг
- +
I V7 V4 S
+ jГ-.
U W7 V4 S
(где S - сечение образца), a
l/n т
Вш: --Ц;1.-5тг,.
О) V4 S
Ha фиг. 3 изображена схема с специальным двойным потенциометром, которой удобно пользоваться, если желательно измерять составляющие напряжённоети при за/цанноп величине индукции.
Ко-мпенсационная обмотка скобы состоит в рассматриваемом случае из двух отдельных частей 1 и 1 с относительно большим числом витков.
Обе части присоединены к движкам двойного иотеициометра ДП, нервая - через активное соиротивление R-, , вторая, - через емкость С.
При измерении вычисляют значе П е Е 4,44 wjfBmS, соответствующее заданному значе;н1Ю индукции В,л, и устанавливают так движок L и такое зиачение I,,, чтобы loR V.. Затем, иоставив нереключатель К в ноложение II, регулируют ток в намагничивающей обмотке, добиваясь отсутствия тока в гальванометре Г. При этом в образце 1 будет установлен исток с заданной величиной индукции. После этого, иереведя ключ К в положение I, перемещают движки двойного иотенциометра, вновь добиваясь отсутствия тока Е гальв-анометре. При двойном равновесии магнитное напряжение Н/ уравновещи1вается магнитодвижущими силами 1а wy -И
1ъ Wy, т. е. Н/ 1а wy -- ib Wy.
Так как la и 1ь малы по сравнению с (,, то можно считать:
Ib То гь j ш с
, „
R,
(сопротивлениями обмоток Т и 7 пренебрегаем по сравнению с Ra 1
и 7
Следовательно, + 1„
Гк шС
Ко
v -L Гь С.
Н
Так как 1,, совпадает по фазе с Е и находится, следовательно, в квадратуре с В, то составляющая Н, совпадающая на фазе с В (намагничивающая), равна
Н, г,.С,
а составляющая Н, сдвинутая по
отношению к В на четверть периода (составляющая потерь) -
11,.-.
Так как -о - - fB,,S .
и,
,-44- fS v г.. то
---- 4.44 fS
R.,
Описанное устройство может применяться для исследования магнитных свойств злектрстехнической стали при переменном токе па любых образцах, в которых можно создать на некотором участке равнo iepнo распределённый магЕнлтньп поток. Метод применим для исследования железа как на малых образцах, так и в целых листах. Возможно также исследование влияния подмагничивания постоянным током. Измерение магнитного напряжения методом комиенсации его магнитодвижущей силой может быть применено и для более общих исследований магнитных цепей, например, для измерения магнитных сопротивлений отдельных участков, полей рассеяния и т. п.
Предмет изобретения
Устройство для измерения магнитных напряжений на переменном токе при помощи скобы из ферромагнитного материала, имеющей равномерно распределённую по длине обмотку, присоединённую к электрическому измерительному прибору, и прикладываемой концами к тем точкам исследуемого изделия, между которыми измеряется разность магнитных потенциалов, о тличающееся тем, что скоба снабжена дополните„1ьной компенсационной обмоткой, питаемой через фазорегулятор переменным током той же частоты, что и частота тока, намагничивающего исследуемое изделие, с целью производства измерения путём определения ампервитков компенсационной обмотки, необходимых для компенсации вышеуказанной разности магнитных потенциалов.
Фиг. 1
f
Фиг. 3
I Y
