Способ измерения потерь энергии Советский патент 1981 года по МПК G01K17/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначается для измерения потерь энергии в ферромагнитном сердечнике с намагничивсшзщей обмоткой.

Современные электротехнические устройства часто работают при сложных режимах намагничивания (высокие значения индукции в сердечнике, подмагничивание постоянным полем, резко выраженный поверхностный эффект) . Наибольшую сложность представляет измерение магнитньах потерь энергии в ферромагнитном сердечнике, под которыми понимаются потери энергии на гистерезис и на вихревые токи. Кроме магнитных потерь энергии, в намагничивающей обмотке имеют место электрические потери энергии, обусловленные протеканием по обмотке электрического тока. Магнитные и электрические энергии в дальнейшем будем называть просто потерями энергии. Мсмдность соответствующих потерь будем называть просто потерями. Из всех известных методов измерения потерь энергии при сложных режимах намагничивания только калориметрические методы удовлетворяют высоким метрологическим требованиям.

Известен метод измерения потерь энергии дифференциальным калориметром с дополнительным подогревом (калориметром Гунда), согласно которому калориметр содержит две одинаковые камеры, которые должны иметь одинаковые размеры и одинаковые кривые охлаждения. В одну из камер помещают испытуемый тороидальный обра10зец с, намагничивающей, обмоткой, в другую - тороид таких размеров из диэлектрика с такой же обмоткой. Мощность полных магнитных потерь, вьщеляющихся в ферромагнитном сердечни15ке, считается равной электрической мощности потерь, выделяющихся в обмотке образца с диэлектрическим сердечником 1.

Известен также дифференциальный

20 метод с двумя образцами (метод Спунера), в котором в качестве двух калориметров используются сосуды Дьюара с одинаковыми кривыми охлаждения 2.

25

Общим недостатком обоих методов является требование иметь два калориметра, причем с одинаковыми кривыми охлаждения, а также необходимость иметь два образца. Кроме того, 30 необходимо отсутствие добавочных потерь в элементах калориметра, т.е. таких потерь, которые непосредственно не связаны с процессом намагничивания образцов, например потерь вследствие принудительного перемешивания калориметрических жидкостей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения потерь энергии в ферромагнитном сердечнике с намагничивающей обмоткой путем помещения испытуемого объекта в калориметр, который, в свою очередь, помещен в другой сосуд-термостат, температура внутри которого поддерживается с помощью следящей системы автоматического регулирования такой чтобы энергия, выделяемая в калориметре благодаря дополнительным источникам тепла, уравновешивалась утечкой тепла в окружгиощую среду. Калориметрическая установка состоит из двух основных частей: калориметрической системы и термостата. Энергия электрических и магнитных потерь образца, помещенного в калориметрический сосуд, вьщеляется в виде тепла и нагревает калориметрическую жидкость; по изменению температуры жидкости в калориметре можно судить о величине потерь в образце 3.

Недостатком известного способа является большая сложность процесса измерения и сложность применяемой установки.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения.

Указанная цель достигается тем, что испытания проводят сохраняя равными для эталона и образца промежутки времени между началом нагрева и моментом измерения, при тех же параметрах окружающей среды.

Кроме того, систему нагревают путем пропускания по намагничивающей обмотке постоянного или переменного тока такой величины, что значение индукции в сердечнике ниже значения индукции насыщения.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед испытаниями объект помещают в калориметр (сосуд с теплоизоляционной, но не адиабатной оболочкой заполненной калориметрической жидкостью) . Калориметр с испытуемым объектом Нагревают и измеряют тепловую энергию, затраченную на нагрев, и среднее приращение температуры. Нагрев ведут таким путем, который позволяет измерить выделившуюся внутри сосуда тепловую энергию другим, более простым способом, чем калориметрический. Нагрев системы может производиться путем пропускания по обмотке испытуемого объекта постоянного или переменного тока при индукции в сердечнике ниже индукции насыщения. Нагрев системы можно производить также путем пропускания тока помещенное в сосуд активное сопротивление, которое при испытании отключают от источника питания и оставляют в сосуде с целью обеспечения одинаковых, термических е условий при калибровке и при испытании, в обоих случаях потери легко измерить с помощью электрических приборов, например ватрчетром. Поскольку нагрев системы является неравномерным, измеряется среднее приращение температуры. После калибровки перед испытанием систему охлаждают до тем,пературы окружающей среды.

При испытании намагничивающая обмотка испытуемого объекта подключается к источнику Питания, в результате система нагревается. Время испытания равно времени калибровочного опыта. В конце испытания измеряют среднее приращение температуры системы. Потери энергии вычисляют путем умножения тепловой энергии, измеренной в калибровочном опыте, на отношение приращений температур , измеренных при испытании и в калибровочном опыте.

Формула для расчета потерь энергии имеет следующий вид:

il.

потери энергии при испытании;

д)(/ц - потери энергии, измеренные в калибровочном опыте;

дQц средние приращения температур, измеренные при испытании и в калибровочном опыте соответственно.

Использование предлагаемого спо- , соба измерения потерь энергии в ферромагнитном сердечнике с намагничивающей обмоткой обеспечивает упрощение процесса измерения потерь энергии, упрощение конструкции и удешевление установки для измерения потерь.

Формула изобретения

1,Способ измерения потерь энергии в ферромагнитном сердечнике с намагничивающей обмоткой путем помещения испытуемого объекта в калориметр, проведения калибровочного опыта, при котором систему нагревают и измеряют среднее приращение температуры системы и затраченную на нагрев энергию, отличающийс я тем, что, с целью упрощения, испытания проводят, сохраняя равными для эталона и образца промежутки времени между началом нагрева и моментом измерения, при тех же параметрах окружающей среды.

2.Способ по П.1, отли чающийся тем, что систему нагревают лутем пропускания по намагничива5 88582 ющей обмотке постоянного или переменного тока такой величины, что значение индукции в сердечнике ниже значения индукции насыщения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кафер И.И. Испытания ферромагнитных материалов. М., Энергия , 1969, с. 264-266. 86 2. Кафер И,И. Испытания ферромагнитных материалов. М., Энергия 1969, с. 266-267. 3. Коген-Далин В.В. и Нигм Хусейн Калориметрическая установка для измерения магнитных потерь.-Измерительная техника , 1965, 11, с.ЗО32{прототип).