Способ измерения вихревого тока в ферромагнитном теле

(51) Сч 01% 19 00 Е И ИСА АВТОРСКОМ ЕЛЬСТВУ ж с ности Р диагения, деленн ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(56) 1. ДороФеев А.Л. Вихревые токи.:М., "Энергияф, 1977, с. 3.2, Александров В.С. и др. Приборы для измерения малых постоянных напряений и токов. л., "энергия",1971,43.(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВОГО ТОКА В ФЕРРОМАГНИТНОМ ТЕЛЕ, основан ный на регистрации создаваемого на, нем падения напряжения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях перемещения над исследуемым телом или по его поверхности полюсов магнита, регистрируют мгновенные значеБц 1041941 ЕТЕНИЯ ," .;., д ния пажащихскорососущесрациидимойлинейнв процсациюа исковихревшения дения напряжения в точках, лена перпендикулярной к векторути перемещения магнита линии,твляя в процессе данной регисткомпенсации ЭДС индукции, навов исследуемом теле, выявляютую платность тока, осуществляяессе данного выявления компенего размагничивающего влияния,мое значение распределенногоого тока определяют из соотно 1:т ЫЕ,де т - масштаб линейной пл тока, А/м мм;- длина полюса магнит Ь - мгновенная ордината раммы падения напря соответствующая опр му положению магнитИзобретение относится к электрическим измерениям и предназначенодля использования при исследованиихарактера взаимодействия стальногорельса с подвижным электромагнитнымтормозом. 5Известен способ косвенного определения вихревого тока в ферромагнитном теле, заключающийся в оценкеего теплового воздействия на данноетело 13. 10Недостаток известного способа связан с крайне низкой точностью, обусловленной априорно введенной приближенностью оценки. Кроме того, подобный способ не позволяет получитькартину распределения тока.Наиболее близким к.изобретениюявляется способ измерения тока, в.том числе и вихревого, в каком-либотвердом проводящем теле, в частности ферромагнитном, предусматривающийрегистрацию создаваемого на нем пафения напряжения, отображающего приизвестном сопротивлении тела велй="1чину искомого тока С 2 2.Недостаток указанного способатакже заключается в невысокой точности измерения вследствие наведения в исследуемом теле магнитнымполем ЭДС индукции и неопределенности сопротивления тела вихревому30току из-за непредсказуемости глубины проникновения последнего, Особенно сильно это проявляется при источнике магнитного поля, движущемсянад исследуемым ферромагнитным те- З 5лом или по его поверхностиЦель изобретения - повышениеточности измерения вихревого токав указанных условиях.Поставленная цель достигается40тем, что,согласно способу измерениявихревого тока в ферромагнитном тепе,основанному на регистрации создаваемого на нем падения напряжения, регистрируют мгновенные значения падения напряжения в точках, лежащих 45на перпендикулярной к вектору ско"рости перемещения магнита линии,осуществляя в процессе данной регистрации компенсацию ЭДС индукции,наводимой в исследуемом теле, выявляют линейную плотность тока, осуществляя в процессе данного выявления компенсацию его размагничивающего влияния; а искомое значениераспределенного вихревого тока определяют из соотношенияВ1:н аде,огде т - масштаб линейной плотноститока, А/м-мм; 60У - детина полюса магнита, м;- мгновенная ордината диаграммы падения напряжения,соответствующая определенному положению магнита, мм, 65 На фиг1 представлена принципиаль. ная электрическая схема использующаяся,при практической реализацииФ предложенного способа; на фиг.2 - типовая временная диаграмма распределения вихревого тока по длине исследуемого ферромагнитного тела ( рельса); на фиг.3 - приспособление, с помощью которого осуществляетсв компенсация.размагничивающего влияния вихревого тока на подвижный магнит ( электромагнитный тормоз); на фиг.4 а,б - временные диаграммы распределения соответственно магнитной индукции и вихревого тока по длине тела при скомпенсированном раэмагничивающем влиянии вихревого то" ка.В процессе поступательного перемещения по поверхности ферромагнитного тела, например рельса 1 (фиг.1),. ,полюсов магнита, например двухполюсного электромагнитного тормоза 2, на расположенных под полюсами участках рельса 1 возникают ЭДС индукции и вихревой ток, направленные перпендикулярно вектору скорости перемещения тормоза 2 вдоль рельса 1, Для измерения вихревого тока регистрирующий вольтметр 3 соединяют проводниками с поверхностью рельса 1 в точках 4 и 5, расстояние между которыми равно ширийе полюсов. Изолированный проводник, соединяющий точку 5 с вольтметром 3, укладывают в ,паз, выфрезерованный в рельсе 1. Размеры паза малы по сравнению с площадью сечения рельса 1 и заметного влияния на характеристики магнитной цепи не оказывают. При протекании вихревого тока между точками 4 и 5 мгновенное значение напряжения на этом участке цепи, соответствующее определенному положению полюсов тормоза 2, составляет4 =-еГВ 3где 1 - мгновенное значение вихревого тока, А;" сопротивление участка цепи .между точками 4 и 5, Ом;ЭДС индукции, наводимая врельсе 1, В.В то же время, мгновенное напряжение на концах проводника, соединяющего вольтметр 3 с точкой 5 рельса 1, определяется как0 = е 8 Д Вольтметр 3 регистрирует, таким образом, мгновенное падение напряженияО: 161.ФЗначение " неизвестно, но при определенных размерах полюсов неизменно. Следовательно, при использованиив качестве вольтметра 3 прибора непрерывной регистрацией (записывающег-о ) или осциллографа (светолучевого, электронно-лучевого ) регистрируемые ими при перемещении тормоза 2 вдоль рельса 1 с постоянной скоростью ди аграммы падения напряжения во времени являются в некотором масштабе диаграммами распределения вихревого тока по длине рельса 1, т.едиаграммами линейной плотности тока ( фиг.2).)0 Тогда, при определенной. скорости перемещения тормоза 2 установившееся значение вихревого тока под каким - либо полюсом равно в соответствии с формулой (1 ) определенному интег ралу от плотности тока по длине полюса. Для определения масштаба линейности плотности тока в используют распределенную по поверхности полюсов тормоза 2 тарировочную обмотку б (фиг.З, предназначенную для 20 компенсации размагничивания полюсов магнитным потоком вихревого тока. При отключенной обмотке б магнитный поток вихревого тока деформирует основной магнитный поток - размагничивает передние ио ходу движения концы полюсов и намагничивает на такую же величину задние. При включении тарировочной обмотки б регулировкой тока в ней ком-30 пенсируют раэмагничивающее влияние вихревого тока. Степень компенсации контролируют регистрирующим вольтметром 7 (фиг.1), соединенным . а изолированным проводником, уло- , 35 женным рядом с проводником вольтметра 3. В связи с этим вольтметр 7 . регистрирует ЭДС, наводимую движущим ся результирующим магнитным потоком тормоза 2. При этом мгновенное значение ЭДС, соответствующее определенному положению полюсов определяется каке: Ью ч В ), (5). 45.где В - магнитная индукция (плотностьмагнитного потока), Тл;а - длина активной части провод-.ника, ьцЧ - скорость перемещения тормоэа 2, м/с.Следовательно, регистрируемая вольтметром 7 диаграмма изменения ЭДС во времени является в некотором : масштабе диаграммой магнитной индук-. 55 ции по длине зоны контакта тормоза 2 с рельсом 1. На фиг.4 а диаграмма магнитной индукции при отключенной :. тарировочной обмотке б показана пуск тиром. Ток в обмотке б измеряют по,;каэывающим амперметром 8 (Фиг.З) Регулировкой тока обеспечивают пол-., ную компенсацию раэмагничивающего влияния вихревого тока, что соотетствует распределению магнитной, 65 индукции при перемещении тормоза 2, идентичному распределению при покое с отключенной обмоткой б. Диаграмма ;магнитной индукции с включенной оЯ- моткой б при полной компенсации . раэмагничивающего влиянйя вихревого тока показана на Фиг.4 а сплошной линией. В этом случае можно считать, что магнитодвижущая сила тарировочной ;обмотки б равна магнитодвижущей силе контуров вихревого тока, т.е вихревой ток, проходящий в рельсе 1 под каким-либо полюсом тормоза 2, равен сумме токов в витках обмотки б, , распределенных на этом полюсе:с мАЯ, Ю где- ток в тарировочной обмотке б, измеряемый амперметром 8,Аи - число витков обмотки б,размещенных на одном полюсе.Поставляя в выражение(1 ) формулу(б ), получим масштаб линейной плотности токав: т Я/ммм, (ч)еа,аегде Ъ - мгновенная ордината диаграмтмы падения напряжения при включенной обмотке б, мм.Соотношение (7 ) можно упростить, учитывая, что диаграмма линейной плотности тока при тарировке (фиг.4 б) приближается к прямоугольнику.где Ь - среднее значение ординатыдиаграммы, мм.,Точность предложенного способа измерения вихревого тока эавиоит от точности тарировки, которая,в свою очередь, обусловлена степенью нейтрализации размагничивающего влияния вихревого тока рельса 1 посредством обмотки б, распределенной по поверхности полюсов магнита 2. Исследования показали, что в данном случае обеспечивается возможность полной нейтрализации размагничивающего влияния вихревого тока, т.е. получения прямоугольных диаграмм магнитной индукции, путем подбора тока в тарировочной обмотке б и характера ее распределения по поверхности полюсов магнита 2. Наибольшая точность измерений и удобство обработки результатов достигаются при использовании в качестве регистрирующих вольтметров гальванометров светолучевого осциллографа с регистрацией на Фотобумагу.