Страница 4: ГОСТ 29004-91. Сердечники для катушек индуктивности и трансформаторов, используемых в аппаратуре дальней связи. Часть 1. Методы измерений (76891)

Строят график зависимости изменения индуктивности, отнесен­ной к индуктивности, измеренной без подстроечника, от механи­ческого положения (смещения) подстроечника. Для резьбовых подстроечников смещение должно выражаться числом оборотов, а для безрезьбовых — в миллиметрах.

В случае необходимости следует отмечать максимальный и минимальный тангенсы угла наклона (крутизну) регулировочной кривой.

10. Потери

    1. Потери при низкой индукции

       1. Назначение

Установить единые правила измерения потерь без зазора и оп­ределить стандартные методы калибровки приборов для измере­ния потерь.

Измерения должны производиться на сердечниках, выпускае­мых серийно.

Для сердечников с воздушным зазором, используемых в ка­тушках индуктивности, как например броневые сердечники, потери можно измерять перед формированием воздушного зазора (см. и. 11.1.4).

1 •• подстроечник удален; 2 — минимальное положение; X — максимальное положение; 4 — смещение

Черт. 1

Как правило, применяют измерительную катушку, но можно также использовать любую коаксиальную линию, резонатор или другое подходящее устройство, обеспечивающее необходимое взаи­модействие между магнитным материалом и электромагнитным сиг­налом. .

Измерительные катушки, чувствительные к влиянию влаги, сле­дует хранить в сухом помещении, а измерения следует предпочти­тельно проводить в стандартных климатических условиях арбит­ражных испытаний (см. п. 3.2).

Полное описание деталей конструкций измерительной катушки или другого устройства должно приводиться в соответствующих технических условиях.

Конструкция должна удовлетворять следующим требованиям:

Катушки для сердечников, состоящих из нескольких частей, должны конструироваться таким образом, чтобы оптимальная час­тота цепи сердечник—катушка (где Q имеет максимальное зна­чение) была настолько низкой по отношению к измерительной частоте, чтобы можно было пренебречь потерями в катушке. Если это невозможно, следует попытаться сделать дополнительные по­тери в обмотке и диэлектрические потери изоляции катушки как можно более малыми, применив многожильный провод, малое число витков и ^:(иди) катушки с секционированными обмоткамис тем, чтобы результаты измерения потерь можно было скоррек­тировать, учитывая только сопротивление катушки постоянному току.

Если в результате такой коррекции потерь катушки получается неприемлемая погрешность, следует использовать стандартные катушки (см. п. 5.1, перечисление 2). При измерении сердечников с высоким значением Q таких, как сердечники с зазором, должна обеспечиваться взаимозаменяемость стандартных катушек по от­ношению к разным партиям идентичных измеряемых сердечни­ков.

1. Обмотка на кольцевом сердечнике должна распределяться равномерно. Желательно использовать изолированный одно­жильный медный провод, полностью покрывающий сердечник.

Примечание. Одножильный медный провод рекомендуется потому, что жилы провода могут порваться во время намотки на кольцевой сердечник. Юднако при измерениях на высоких частотах может возникнуть необходимость в применении многожильного провода.

2. Во всех случаях следует считать предпочтительным, чтобы собственная емкость измерительной катушки с сердечником была менее 2% резонансной емкости колебательного контура во избе­жание как излишних диэлектрических потерь, так и корректи­ровки значений измеренной индуктивности (когда требуется изме­рение последней).

Для измерений используют любой измерительный прибор, ко­торый обеспечивает точность результатов, достаточную для задан­ного допуска на потери. Прибор должен также обеспечивать ус­тановку заданного значения индукции в сердечнике. Должно ука­зываться значение индукции, которое должно поддерживаться во время измерения. Если значение индукции не оговорено, ее зна­чение во время измерения не должно превышать значения, уста­новленного для. измерения индуктивности на том же сердечнике в соответствии с требованиями разд. 7. Частота измерения или частоты должны указываться в технических условиях на сердеч­ники конкретных типов.

Может потребоваться внесение поправок на потери в катуш­ке или на потери в конденсаторе колебательного контура, или на те и другие. Рекомендуется следующий метод коррекции потерь в катушке:

измеряют последовательные сопротивления и индуктивность катушки с сердечником и вычитают эквивалентное сопротивле­ние катушки, т. е. измеренное электрическое сопротивление ка­тушки постоянному току, увеличенное на значение дополнитель­ных потерь в катушке на частоте измерения (см. п. 11.1.3, пере­числение 1). Наконец, при необходимости проводится преобразо­вание полученных результатов для получения параллельного маг­нитного сопротивления, добротности или другого параметра, через который должны выражаться потери в сердечнике.

Если фактор потерь измеряется до формирования воздушного зазора (см. п. 5.1, метод 1), потери в сердечнике с воздушным зазором могут быть вычислены из следующего выражения:

(tg8)^== _f

где (tgS),, —тангенс угла магнитных потерь в сердечнике с за­зором и эффективной магнитной проницаемостью

— потери, измеренные на определенном сердечнике (или

В і

на сердечнике из одной и той же партии или серии) до формирования воздушного зазора.

Для измерения можно использовать любой измерительный при­бор, позволяющий определить с требуемой точностью изменение потерь в сердечнике в зависимости от амплитуды индукции. Поте­ри на гистерезис должны определяться из значений потерь, из­меренных при двух амплитудных значениях напряжения, указан­ных в технических условиях на сердечники конкретных типов (чис­ло витков измерительной катушки также должно указываться), которые должны выбираться так, чтобы амплитудное значение эффективной магнитной индукции в сердечнике не превышало 5 мТл. При необходимости индуктивность измерительной катушки с сердечником должна измеряться при более низком значении напряжения.

В технических условиях на сердечники конкретных типов дол­жны указываться частота или частоты измерения.

Потери на гистерезис должны рассчитываться из условия их пропорциональности частному от деления разности измеренных потерь к разности амплитудных значений приложенных напряже­ний. Поправка на потери в катушке обычно не требуется.

Например:

1. для сердечников с заданной эффективной магнитной прони­цаемостью при последовательной схеме замещения

(dL_s^U

где tgd_A —тангенс угла потерь на гистерезис;

U — большее из амплитудных значений измерительного напряжения;

&R_S—измеренная разность последовательных сопротивлений;

At/ — разность амплитудных значений измерительного нап­ряжения;

—последовательная индуктивность катушки с сердечни­ком, измеренная при меньшем значении измерительно­го напряжения;

2. для материалов и сердечников, которые могут иметь разные ■воздушные зазоры при параллельной схеме замещения со²?/³н_оД6р

7^_в— — )

C₂U где т]_в —постоянная гистерезиса материала;

— измеренная разность проводимостей при параллельной схеме замещения;

At/ —разность амплитудных значений измерительного напря­жения.

Примечания: 1, Пояснение других символов см. в п. 2.

2. Если предположить, что п_в как постоянная гистерезиса материала не за­висит от и В, то для сердечников с заданной р_Р , tgfi/г пропорционален В, лак как tgd_ft 3.

При измерении потерь в сердечниках с зазором с высокой доб­ротностью и в сердечниках без зазора или в кольцевых сердеч­никах со средней добротностью измерительный прибор должен 'быть откалиброван стандартным методом.

Рекомендуется два стандартных метода: метод затухающих (свободных) колебаний (см. приложение 7) и метод замещения в цепи передачи (см. приложение 8).

11.2. Потери при высокой индукции (общие потери в сердечник е)

Установить методы измерения общих потерь в магнитных сер­дечниках, перемагничиваемых в периодических полях при высокой ■индукции.

В зависимости от применения используется один или более из трех предлагаемых методов:

1. Метод умножающего вольтметра

Этот метод применяется, главным образом, при условии, что коэффициент амплитуды² находится в пределах ограничений, на­лагаемых прибором.

Напряжение с безреактивного резистора, соединенного после­довательно с измерительной катушкой с сердечником, и напряже­ние с этой катушки подаются соответственно на оба канала умно­жающего вольтметра. Этот прибор дает показания, равные сред­нему значению произведений мгновенных значений двух напряже­ний, которое пропорционально общим потерям в сердечнике.

2. Мостовой метод

Этот метод используется только при синусоидальном напряже­нии или токе.

Эквивалентное параллельное сопротивление измерительной ка­тушки с сердечником определяется с помощью мостовой схемы, рассчитанной на мощность, требуемую для установления задан­ной индукции в сердечнике.

3. Осциллографический метод

Этот метод может быть использован как для переменных, так и для импульсных напряжений и токов, а также для последова­тельности импульсов с высокими коэффициентами амплитуды и большой скважностью. Этот метод более применим для больших мощностей и высоких напряжений.

Напряжение на безреактивном резисторе, соединенном после­довательно с измерительной катушкой с сердечником, и напряже­ние на этой катушке, интегрируемое по времени, подаются соот­ветственно на горизонтальные и вертикальные отклоняющие плас­тины осциллографа. Определяется площадь поверхности наблю­даемой петли, которая эквивалентна общим потерям в сердечнике.

Измерения должны проводиться на сердечниках, выпускаемых серийно, и образующих замкнутые магнитные цепи.

1. Число витков следует устанавливать в зависимости от ус­ловий измерения, используемой аппаратуры и заданной точности. Сопротивление и собственная емкость измерительной катушки должны быть настолько малыми, насколько это требуется для то­го, чтобы потерн в катушке были незначительными.

При необходимости проведения измерений на высоких часто­тах допускается использование многожильного провода с изоли­рованными жилами. При тороидальной обмотке витки должны равномерно распределяться по окружности.

2. Если при измерении методами умножающего вольтметра и осциллографическим использование измерительной катушки ин­дуктивности не обеспечивает заданной точности, следует приме­нять катушку взаимной индуктивности с отдельными обмотками тока и напряжения.

Сопротивление обмотки напряжения должно быть значительно меньше входного импеданса прибора, а сама обмотка должна быть расположена как можно ближе к сердечнику. Собственнаяемкость должна быть настолько малой, насколько это требуется, чтобы погрешность измерения была незначительной. Обмотка тока должна полностью покрывать обмотку напряжения.

Пр и м ечан и е. При нанесении обмотки на сердечник с острыми кромка­ми следует принять меры предосторожности, чтобы не повредить изоляцию про­хода или не порвать жилы многожильного провода.

Может быть использована любая соответствующая измеритель­ная аппаратура. Примеры соответствующих цепей приведены в приложении 9. Должны быть удовлетворены следующие требова­ния:

1. При включенной в цепь измерительной катушке с сердечни­ком применяемый генератор должен иметь на выходе напряжение или ток заданной формы в пределах указанных допусков. При синусоидальной форме напряжения коэффициент нелинейных ис­кажений должен быть менее 1%. При импульсах прямоугольной формы должны соблюдаться соответствующие требования разд. 16.

2. Все соединительные провода между элементами цепи долж­ны быть как можно короче. Провода, соединяющие цепь с обои­ми каналами умножающего вольтметра, должны быть одинако­вой длины и одного типа. Соединительные кабели к осциллогра­фу должны иметь малую емкость (например кабели с воздуш­ным диэлектриком).

3. Резистор, соединенный последовательно с измерительной катушкой, должен иметь допуск на сопротивление, не превышаю­щий ±0,5%. При несинусоидальных токах этот резистор должен иметь настолько малое остаточное реактивное сопротивление, что­бы в диапазоне частот, оговоренном в позиции 4), начальная фаза между током, протекающим через резистор, и напряжением на этом резисторе не превышала 0,002 рад. При синусоидальных то­ках этот резистор должен быть либо таким, как указано выше, либо, в случае применения резистора с реактивной составляющей сопротивления, последняя должна быть скомпенсирована на час­тоте измерения конденсатором переменной емкости. Одновремен­но этот конденсатор может быть использован для компенсации любого фазового сдвига между каналами умножающего вольт­метра.

Примечания: 1. Указания по конструированию безреактивного резисто­ра приведены в п. 4 приложения 9.