Измерения магнитных характеристик изделий

Измерения магнитных характеристик изделий при использовании преобразователей с магнитопроводами проводятся известными методами, основными из которых является феррометрический метод (в переменных полях) и баллистический метод (в постоянных полях) с применением стандартной магнитоизмерительной аппаратуры.

В режиме измерений динамических магнитных характеристик изделий расчет значения индукции в испытуемом образце следует проводить по формуле

(5.3)

где – среднее значение напряжения на концах измерительной обмотки преобразователя; – градуировочный коэффициент, зависящий от типа и параметров преобразователя, формы испытуемого изделия (для рассматриваемого преобразователя при контроле образцов замкнутой формы ≈ 16, разомкнутой – ≈ 4); – частота намагничивающего тока; W_и – число витков измерительной обмотки преобразователя (для рассматриваемого преобразователя – сумма чисел витков двух секций измерительной обмотки); – площадь поперечного сечения испытуемого образца.

Значения градуировочных коэффициентов и последующих градуировочных коэффициентов ( – ) определяются экспериментально для конкретного преобразователя и образцов заданных формы и размеров из конкретного материала, выбираемых из партии (серии) изделий. Такие образцы подвергаются предварительной метрологической аттестации с целью определения их магнитных характеристик. После этого им присваивается статус стандартных образцов магнитных свойств материала.

Воспользовавшись законом полного тока для магнитной цепи «преобразователь – образец», найдем соотношение для расчета амплитуды напряженности магнитного поля в образце:

, (5.4)

где – градуировочный коэффициент (для разработанного пермеаметра при испытании замкнутых деталей, ≈ 2, разомкнутых – ≈ 1);
I_н.m – амплитудное значение силы намагничивающего тока преобразователя; W_н – число витков намагничивающей обмотки преобразователя;
– средняя длина испытуемого образца.

При измерениях напряженности с помощью преобразователя в статическом режиме (в постоянном магнитном поле) необходимо использовать также формулу (5.4). Соотношение для определения индукции при условии коммутации постоянного тока имеет вид:

, (5.5)

где – разность потокосцеплений с витками W_и измерительной обмотки преобразователя; – градуировочный коэффициент (для рассматриваемого преобразователя в случае контроля замкнутых образцов ≈ 8, разомкнутых образцов – ≈ 2).

Иногда с целью повышения точности результатов контроля измерительную обмотку (с разъемными витковыми контактами) размещают непосредственно на испытуемом образце. Как правило, при испытании ферромагнитных изделий, число витков таких обмоток не превышает 10. При этом преобразователь используется в качестве только намагничивающего устройства. В этом случае напряженность поля рассчитывается по формуле (5.4), а индукция определяется по соотношениям:

в статическом режиме

, (5.6)

в динамическом режиме

. (5.7)

Важной характеристикой для магнитных испытаний ферромагнитных изделий, особенно для электротехнической промышленности, являются удельные потери мощности Р_уд в функции индукции. Наиболее широкое практическое применение имеет ваттметровый метод измерения потерь. Для этого метода характерны высокая точность и простота измерения. Потери Р_уд при использовании электромагнитных преобразователей находят по формуле

, (5.8)

где – измеренная ваттметром величина потерь в образце; Р_пр – потери мощности в приборах (ваттметре, вольтметрах средних и эффективных (действующих) значений), подключенных к измерительным обмоткам преобразователя; – масса испытуемого образца; – градуировочный коэффициент, зависящий от величины индукции и частоты магнитного поля, параметров преобразователя и предварительно определяемый для конкретного сорта (марки) материала экспериментальным путем.

Потери в приборах можно определить по формуле:

, (5.9)

где U_эф – эффективное значение напряжения на измерительной обмотке; – суммарное сопротивление измерительной цепи преобразователя с учетом сопротивления его измерительных обмоток и входных сопротивлений вольтметров и обмотки напряжения ваттметра, подключенных к ним.