Устройство для измерения магнитной проницаемости Советский патент 1980 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения магнитной проницаемости изделий из слабомагнитного материала, в частности магнитодиэлектри- 5 ческих пазовых клиньев в рабочих магнитных полях статора трехфазной электрической машины.

Известны устройства для измерения магнитной проницаемости образцов маг-tO нитных материалов, основанные на методе сравнения двух сигналов, пропорциональных индукции .и напряженности магнитного Поля в испытуемом образце, причем Один снимается с резистора, 15 включенного в намагничивающую цепь, а другой с измерительной обмотки. Устройства состоят из двух каналов опорного (канала напряженности) и измерительного (канала индукции) 11- 20

Применение этих устройств для одновременного измерения магнитной проницаемости группы из п образцов при различных значениях напряженности поля невозможно без соответствую- 25 щего увеличения времени измерения, которое определяется производительностью операций контроля.

Известны цифровые измерители магнитной проницаемости, содержащие 30

блок измерения магнитной проницаемости, блок намагничивания и блок измерения индукции, используемые для определения магнитной проницаемости образца, выполняющего роль сердечника трансформатора при вполне определенной напряженности магнитного поля. Известно, что зависимость у«(И) в общем случае нелинейна. Кроме того, магнитная проницаемость образца также зависит от конфигурации и направлений магнитных полей намагничивания. В технике часто важно определить магнитную проницаемость ферромагнитных изделий в рабочих полях. В частности для эффективного применения .магнит- . ных пазовых клиньев в электрической машине важно знать их магнитную проницаемость в магнитных полях зу цовой зоны этой машины 2.

Создать величину и конфигурацию указанньис полей блоком намагничивания известных устройств измерения магнитной проницаемости невозможно, что существенно снижает информативность измерения с помощью этих устройств. Кроме того, устройства обладают малой производительностью при одновременном измерении проницаемости п образцов.

Цель изобретения - повышение точности производительности операций контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве измерения магнитной проницаемости, содержащем блок намагничивания, блок измерения индукции, | состоящий из измерительных обмоток и последовательно соединенных интегратора и преобразователя напряжениечастота, блок измерения магнитной проницаемости, выполненный в виде калиборованных резисторов и последовательно соединенных интегратора, второго преобразователя напряжениечастота и цифрового измерителя отношения частот, второй вход которого связан с выходом первого преобразователя напряжение-частота, блок намагничивания вьщолнен в виде линейного асинхронного двигателя, а пазах индуктора которого расположены испутыемце образцы, блок измерения индукции снабжен полосковой линией и связанным с ней коммутатором измерительных обмоток , выполненным в виде трех элементов коммутации и п управляемых ими нормально разомкнутых контактов, а блок измерения магнитной проницаемости снабжен, подключенным к интегратору и калиброванным резисторам,, комм таторомна три положения, включшощим поочередно максимальное, половинное и минимальное значения напряженности поля по мере прохождения полосковой . линией расстояний

С- ; 2рТ ; ЯрТ -«-Т/б ,

где о - количество полюсов двигателя,

Т - межполюсное расстояние, TIJ - расстояние от начала полосковой линии до первого элемента коммутации.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения магнитной проницаемости; на фиг. 2 расположение элементов коммутации относительно движения реактивной полосы; на фиг.З - графики суммарной бегущей МДС F и суммарного пазового тока ig по длине индикатора.

Устройство для измерения магнитной проницаемости (фиг. 1) состоит из блока 1 намагничивания, блока 2 измерения индукции, блока 3 измерения магнитной проницаемости, которые включают индуктор 4, измерительные обмотки 5 индукции, коммутаторы б и 7 управляемые контакты 8, элементы коммутации 9, полосковую линию 10, калиброванные резисторы 11, интеграторы 12 и 13, преобразователи 14 и 15 напряжение частота, цифровой измеритель 16 отношения частот.

В качестве блока намагничивания в устройстве используется линейный

асинхронный двигатель, в пазах индуктора -4 которого расположено п испытуемых образцов (пазовых магнитных клиньев электрических машин).

Блок измерения индукции 2 состоит из измерительных обмоток 5, коммутатора 6, интегратора 12, преобразователя 14 напряжение-частота. Измерительные обмотки 5 намотаны на стержни из магнитодиэлектрика с геометрическими размерами и магнитной проницаемостью, равными соответственно размерами и магнитной проницаемости испытуемых образцов.Коммутатор б состоит из герметизированных магнитоуправляемых контактов 8 (МУК) и трех 5 элементов коммутации 9 жестко связанных с полосковой линией.10 линейного асинхронного двигателя блока 1 намагничивания. Схематичное расположение элементов комглутации 9 (постоянQ ных магнитов) на полосковой линии 10 представлено на фиг. 2, где т - межполюсное расстояние, р - количество полюсов двигателя.

Такое расстояние между постоянные МИ магнитами обусловлены тем, что за один проход полосковой линии 10 предг1олагается трижды коммутировать МУК с целью измерения индукции в образце: I - когда паз под ним з.анят током, II - паз наполовину занят током и 11 - паз не занят током.

По графику суммарного пазового тока Ig. (фиг. 3) определяют также расстояния между постоянными магнитами коммутации герконов.

Блок 3 измерения магнитной проницаемости содержит калибрированные резисторы 11, механический коммутатор 7, интегратор 13, преобразователь 15 напряжение-частота и цифровой измеритель отношения частот 16. На калибрированных резисторах 11 выполнены делители, определяющие напряженность поля в указанные три момента изменения суммарного пазового тока; I - , ,

5 II - I - оКоммутатор имеет привод от полосковой линии 10 двигателя.

Выход блока измерения индукции 2 подключен на вход цифрового измериgQ тел.я отношения частот 16.

Устройство работает следующим образом.

Образцы закрепляются в пазах индуктора 4 линейного двигателя. Намагничиваются образцы согласно графику суммарной бегущей МДС. По этомуже закону изменяется ЭДС, возникающая в измерительных обмотках 5. ЭДС интегрируется иктегратордм 12. Напряжение на выходе интегратора 12 преобраjSO зователем 14 преобразуется в последовательность электрических импульсов, частота которых пропорциональна магнитной индукции в испытуемом образце. ЭДС, снимаемая с калиброванных резисторов 11, интегрируется интегратором 13, преобразуется в элек рические импульсы, частота которых определяет напряженность в три указанные моменты времени. Отношение частот импульсов на вы ходах блоков 14 и 15 определяет величину относительной магнитной прон цаемости испытуемых образцов. За од проход полосковой линии 10 происход измерение трех значений магнитной проницаемости при Н , Н„д, , Н . Предлагаемое устройство может быть применено для автоматического измерения магнитной проницаемости слабомагнитных изделий, в частности магнитодиэлектрических пазовых клин ев статоров электрических машин в рабочих полях зубцовой зоны машины. Автоматизация контрольных операций с последующей отбраковкой и под бором по величине магнитной проницаемости позволяет снизить затраты на изготовление магнитодиэлектрических изделий, применяя при этом более дешевые ферромагнитные компоненты и повысить энергетические прказатели .электрических машин за счет компенсации полей пазового рассеяния из-за существующей анизотропии применяемых холоднокатаных электротехнических сталей. Формула изобретения Устройство для измерения магнитной проницаемости содержащее блок намагничивания, блок измерения индукции, состоящий из измерительных обмоток и последовательно соединенных интегратора и преобразователя напряжение-частота, блок измерения магнитной проницаемости, выполненны ъ виде калиброванных резисторов и последовательно соединенных интегратора, второго преобразователя напряжение-частота и цифрового измерителя отношения частот, второй вход которого связан с выходом первого преобразователя напряжение-частота, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности операций контроля, блок намагничивания выполнен в виде линейного асинхронного двигателя, в пазах индуктора которого расположены испытуемые образцы, блок измерения индукции снабжен полосковой линией и связанным, с ней ком1-1утатором и.змерительных обмоток, выполненным в виде трех элементов коммутации и п управляемых ими нормально разомкнутых контактов, а блок измерения магнитной проницаемости снабжен, подключенным к интегратору и калиброванны резисторам, коммутатором на три положения, включающим поочередно максимальное, половинное и минимальное значения напряженности поля по мере прохождения полосковой линией расстояний Гц-, Zp-C+TM ; , где р - количество полюсов двигателя, ТГ - межполюсное расстояние , -Г - расстояние от начала полосковой линии до первого элемента коммутации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 444142, кл. ,G 01 R 33/12, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 352241, кл. G 01 R 33/16, 1972.

1 I

г 3 JJJ

;о

п

--

N

Ч

/

уг. /

рГ- Т/3

III

Ч

//

ш