Феррометр Советский патент 1950 года по МПК G01R33/12 

В известных устройствах для исследования магнитных свойств стали, нрнменяемой в электрических цепях неременного тока используются механические управляемые выпрямители (феррометр Ленинградского политехнического института) или электронные лампы. Для визуального наблюдения применяются катодные и шлейфовые осциллографы. Механические управляемые выпрямители непригодны для работы прп переменной частоте; электронные лампы нмеют отклонения в характеристиках и требуют всякий раз регулировки прибора при их замене; осциллографы больше пригодны для визуального наблюдения, т. к. процесс фотографирования наблюдаемых кривых СИЛЬРЮ усложняет измерения.

В предлагаемом феррометре применены ф рродииамическне приборы, возбуждаемые током прямоугольной формы с регулировкой начала момента возбуждения, вследствие чего недостатки упомянутых устройств исключаются. Феррометр предназначен для исследования ферромагнитных материалов на переменном токе в широком диапазоне частот, а имегп-ю, для снятия ocnoBHoii криво) намагничивания и петли гистерезиса, для определения формы криво намагничиваюцхего тока и напряжения, для определения потерь па гистерпзис и впхревыо токи как пои несинусоидальном токе или напряжении, так и при выделении первой гармоники.

Схема феррометра приведена на чертеже.

Зажимы Л и Л2 присоединяются к питаюш.ему источнику переменного тока. Зажимы PI и р2 присоединяются к устроГктву, регулирующему напряжение гп1таюш.его установку источника переменного тока. Haмaгничивaюи aя обмотка IF; испытуемого образца подключается к зажимам /i и /2, а его измерительная обмотка -2-к зажимам BI и BZ: первичная обмотка катуцп и взaи oипдyктlП5нocти М включена в цепь намагничиваюп его тока, а ее вторпчная обмотка через переключатель направления тока П„ подключена к рамке ферроД 1намичес1 ого гальванометра Г„ . Рамка второго ферродинамического гальванометра /н через переключатель направления тока Я включена на нзмерительную обмотку №2 образца.

Возбуждеп е обонх ферродинамнческих гальванометров произволи.тся либо от ротора фазовращателя Ф. В. (при этом переключатели П ставятея в положенне /) еинусоидальным током для выделения первой гармоники, либо от устропетва Гр, преобразующего епнусоидальный ток в ток нрямоугольной формы (нрн этом нереключатели Я ставятея в положенпе //). Фазовращатель Ф.В. через какое-либо етабнлизирующее устройетво Б (на чертеже изображен барретор) возбуждается от того же источника переменного тока. В качестве гальванометров Г„ и Г,, взяты ферродинамичеекне гальванометры с посторонним 1и). Вольтметр V и амперметр /-1-электродинамической системы. астотометр / н вольтметр V во время отсчетов но )анометрам желательно отключать.

Для онределен11:я формы кривых исследуел1ых токов и папряжепи; ;, не нмеюнщх четных гармоник, при помощн ферродннамичеекого прибора, возбуждаемого неременным током нрямоугольной формы, также как и магп1ггоэле1 трического npi-sGopa, должны быть 15ыполнеП)1 следующие четыре уело1 пя. Необходимо, чтобы исследуемое напряжепие 1.озде ствовало па пзмерпте.ПзПьп прпбор в течение нолунериода л.::;-; того, чтобы нрактпческп 151лполпялись математические операЦлп по иптегрпрованпю за полупериод. Этп воздействия должны повторяться через BoeMSF, кратное полупериоду; количество повторений полунср/иодпых г оздействпГ сследуемого папряжеппя па Г рпбор достаточпо ограничить иремепем. необходимым для наблюдепня пли самозаписи показаний прибора. .Момент начала воздействия исследуемого папряження па нзмернтельпый нрпбор должен устанавливаться произвольно отпоеительпо периода нселедуемого напряжения. Этим определяется любое количество отдельных мгновенных значеннй, сдвинутых по фазе, достаточных для построения или самозаписи е необходимой точностью всей кр1П1ОЙ. Необходимо воздействие па прибор исследуемого напряжения через дифференцирующее устройство, так как ферродинампческий прибор, вследствие достаточной инерции своей подвижной системы, является пнтегрируюптпм прибором (так же как п магпитоэотектрическпй).

Пертюе и второе условия обеспечиваются симметричностью исс.тедуемого н возбуждающего неременного тока, а также тем. что они берутся от o6niero исто4)1ика тока, т. е. имеют строго одну и ту же частоту. Третье уеловпе для ферродпиампческого прибора п для магнитоэлектрического прибора, включенного последовательно с контактами управляемого механпчеекого выпрямителя, осуществляется при помощи фазовранхателя, а для магнитоэлектрического прибора, магнитная система которого вращается синхронным двигателем, поворотом статора этого двигателя, вращающего магппты прибора. Подача на прибор исследуемого папряжепия через дифференцирующее устройство удобпее ксего осупдествляется катугпкой взаимоиндуктивности.

У магнитоэлектрического прибора с неподвижными магнитами, включенного последовательно с контактами механического управляемого выпрямителя, и у магнитоэлектрического прибора, магнитная система которого вращается синхронно с частотой исследуемого тока, ампли1уда магнитной 1П1дукцин в воздущном зазоре постоянная. У ферродинамического прибора, возбуждаемого вспомогательным током, аплитуда магнитпой пндукцнн пропорциопальна амплитуде вспомогательного тока. Следовательно, для того, чтобы и у ферродипамического прибора с посторонним возбуждением амплитуда магнитной индукции в воздушном зазоре была постоянна, необходимо постоянство амплнтуды возбуждающего ферродинамический прибор тока. Это для ферродмнамнческого прибора с посторопппм возбужденнем является по сравненню с магнитозлектрическпми приборамп дополнительным условием (пятым), которое обеспечивается стабилизируюишм устроГктвом, включенным в цепь фазовран ателя.

Измерения производятся Сотедующн.м образом.

Переключатели П ставятся в положение //. По вольтметру V устанавливается напряжение, подсчитанное по формулеУ 4/( В 10, где 5-сечение образца в cj; /-частота перемеппого тока вги; IVi- число витков намагничивающей обмотки. При заданной магнитноГ индукции В (в гауссах) и.ли г-.о ампермст;)у .1 устанавливается ток, под.. ,f т , /

считанный но формуле / (где /-средняя ооразца в см ,

Wl-число витков намагпичивающеГ| обмотки при заданно апряженности магнитного ноля Н в удельных ампервитках).

Ротор фазовращателя устанавливается в определенное ноложепие (например ОО) и отсчитываются показания гальванометров Г,, и Гц (/1но и Аво}. Затем ротор фазоврапхателя устанавливается в новое положение У- и снова отсчитываются показания гальванометров (Ану. и ВвУ.). Продолжая таким образом до поворота ротора фазовращателя на 360, заннсываются три колопк цифр.

Откладывая по осп a6cHiicc углы но1юрота ротора фазовращателя а,, по оси ординат показания га.1Ы5анометра Г,, .4я г), строят по точкам кривую на.магничивающего тока. Откладывая по оси абсцисс углы новорота ротора фазовращателя, а но оси ординат-показання гальванометра Г„ (АвУ-). строят но точкам кривую магнитной индукции. Откладывая но оси абсцисс показания гальвано;метра Г„ (Лня), а по оси ординат-показапип гальвапометрр. Г,., . (.lea) строят по точкам нетлю гистерезиса. Потерп подсчитываются по площади петли гистерезиса.

Для снятия основной кривой намагничи15ания прн каждом значении на1магничиваю цего тока вращением ротора фазовращателя добиваются максимального отклонения гальванометров, н записывают их показания. Откладывая по оси абсцисс показания гальванометра Гп, з. по оси ординат показания гальванометра Г,,, но точкам строят основную кривую намагничивания.

При выделении первой гармонпкп выщеупомянутая последовательность повторяется, но при переключателях Я в положении /. Благодаря синусоидальной зависимости измерения значительно упрощаются. Например, измерение потерь, а также актпвных и реактивных составляющих намагничивающего тока нроизводится независимо от петли гистерезиса и других кривых.

Если применить самопищущие ферродинамические гальванометры, а вращение фазовращателя производить от синхронного двигателя с редуктором (типа Уоррена), то кривые H F(t} и B Fz(t будут записываться на ленте. В этом случае переключатели направления тока Пп : Пк не нужны, а гальванометры до.чжны иметь шкалу с нулем по середине. Если применить зеркальные ферродинамические гальванометры и разместить их под углом 90- один к другому так, чтобы луч света, отразивщись от зеркальца первого гальванометра, попал на зеркальце второго и затем на матовое стекло или на фотографическую бумагу, то петлю гистерез са можно будет непосредственно наблюдать и фотографировать.