Сердечники для катушек индуктивности и трансформаторов, используемых в аппаратуре дальней связи. Часть 1. Методы измерений

Для достоверного сравнения результатов надо учитывать усло­вия испытания регулирующего устройства, например тип сердеч-

ника, воздушный зазор и- т. и. (см. примечание к п. 14.4). Для' оценки возможных погрешностей' измерения должны также ука­зываться температурный коэффициент и дезаккомодация магнит­ной проницаемости сердечника.

12. Влияние стационарного магнитного поля

    1. Назначе и и е

Установить метод определения изменения магнитной проницае­мости, вызванного изменением намагничивания в стационарном; магнитном поле.

Сердечник подвергается магнитной подготовке. Затем при раз­личных значениях напряженности постоянного магнитного поля из­меряется индуктивность, соответствующая обратимой магнитной проницаемости, причем измерение начинается с нулевого значения напряженности прикладываемого’ постоянного- магнитного поля.

Измерения должны производиться на сердечниках, выпускае­мых серийно или специально предназначенных для контроля свойств материала.

Прим еч а ние. Не существует элементарной зависимости между резуль­татами измерений, проводимых на сердечниках одного типоразмера с различ­ными -воздушными зазорами.

Все измерительные катушки должны быть пригодны для изме­рения индуктивности в соответствии с требованиями и. 7.4.

Провод должен быть таким, чтобы во время измерений, тре­бующих максимального постоянного тока, можно было пренебречь изменением индуктивности, обусловленным изменением темпера­туры.

В случае применения катушек взаимной индуктивности между их обмотками должна быть обеспечена максимально возможная индуктивная связь. Предпочтительно выполнение обмоток парал­лельно двумя проводами одного диаметра.

Примечание. При измерении на сердечниках с зазором рекомендуется использовать катушки с таким количеством витков, которое допускается объе­мом намоточного пространства и значением постоянного тока.

1. Сердечник собирают с измерительной катушкой в соответст­вии с требованиями п. 4.3. При тороидальной обмотке витки дол­жны равномерно распределяться по окружности.

2. Магнитная подготовка сердечника должна производиться в соответствии с требованиями разд. 6.

3. Через 15 мин после магнитной подготовки должна измерять­ся индуктивность в соответствии с требованиями п. 7.4. Во время

'измерения амплитудное значение переменной индукции в любой части сердечника ?не должно превышать 0,25 мТл. Должна ука­зываться частота измерительного тока.

4. Затем последовательно устанавливают указанные значения постойного тока от минимального до максимального. Через 3 мин ± 15 с после постановки тока каждый раз снова производится измерение индуктивности в соответствии с перечислением 3 нас­тоящего подпункта.

Примечания: 1. В приложении 11 приведены методы измерения ин­дуктивности при наличии постоянного магнитного поля.

2. Во избежание выбросов постоянного магнитного поля установку значе­ний постоянного тока следует производить Плавно.

3. Если указана только максимальная величина, следует ввести некоторые ; промежуточные значения.

16. Электромагнитные параметры в импульсном режиме

    1. Н а з н а ч е н и е

Установить методы измерения параметров сердечников, имею­щих значение при использовании сердечников в импульсном ре­жиме, а именно: коэффициента импульсной индуктивности или импульсной магнитной проницаемости, а также нелинейности на­магничивающего тока при заданном предельном значении про­изведения напряжение — время.

Для данных методов применяются следующие определения:

Процесс, при котором состояние сердечника, характеризуемое остаточной индукцией, под воздействием импульса напряжения из­меняется на состояние, соответствующее большему значению ин­дукции того же направления, и при котором состояние сердечника возвращается к исходному, соответствующему остаточной индук­ции. Изменение состояния в координатах В—И при воздействии импульса показано на черт. 4.

При м.е ч ан н е к пп. 16.2.1 и 16.2.2.

Если во время восстановления обратная э. д. с. ограничивается только постоянной времени испытательной цепи, намагничивающий ток уменьшается экспоненциально.

Обратную э. д. с можно также поддерживать постоянной, например, путем возвращения энергии к источнику питания через вторичную обмотку; тогда уменьшение намагничивающего тока происходит почти линейно. Последний метод может предохранить от чрезмерно высоких значений обратных э. д. с. и высо­ких скоростей изменения потока. Различие относится, главным образом, к изме­рениям потерь.

. 16.2.2. Импульсное возбуждение с постоянным подмагничиваю­щимся полем

Процесс, при котором состояние сердечника, характеризуемое шндукцией, определяемой постоянным подмагничивающим полем,

Импульсное возбуждение без постоянного под- магничиваюгцего поля

Черт. 4

под воздействием импульса напряжения изменяется на состояние^ соответствующее индукции противоположного направления, и при котором состояние сердечника возвращается к исходному, соот-

Импульсное возбуждение с постоянным подмагничи­вающим полем

1—Н - подмагничивание; 2 —

ДВ-подмагничивание; 3 —

= В-подмагничивавие4 В _т

Черт. 5

ветствующему индукции, определяемой постоянным подмагничи­вающим полем. Изменение состояния в координатах В—Н при воздействии импульсом в этом случае показано на черт. 5.

Относительная магнитная проницаемость, полученная из изме­рения индукции и соответствующего изменения напряженности магнитного поля, когда та или другая величина произвольно из­меняется в заданных пределах:

(см. черт. 4 и 5)

Примечания: 1. Величина импульсной магнитной проницаемости сущест­венно зависит от предельных отклонений индукции или напряженности маг­нитного поля. Эти предельные отклонения не обязательно симметричны по от­ношению к нулю.

2. Часто импульсная магнитная проницаемость относится к специальному случаю, когда к измерительной катушке прикладываются прямоугольные им­пульсы напряжения, тогда индукция имеет почти треугольную форму.

Максимальное мгновенное значение идеального импульса нап­ряжения относительно постоянного значения напряжения между импульсами. Идеальный импульс получается из реального импуль­са напряжения, если пренебречь такими нежелательными или не относящимися к импульсу явлениями, как выбросы (см. черт. 6).

Интервал времени, в течение которого мгновенное значение импульса напряжения превышает 50% амплитуды импульса (см. черт. 6).

Отношение амплитуды импульса напряжения к средней ско­рости изменения намагничивающего тока i_m, протекающего через измерительную катушку заданной конфигурации, установленную в заданном положении на сердечнике

Um

где №_т— общее изменение i_m за время, равное длительности им­пульса.

Для однополярных задающих импульсов &i_m= i_m.

Отношение импульсной индуктивности к квадрату числа витков измерительной катушки

Заданное предельное значение произведения амплитуды им­пульса напряжения на время, равное длительности импульса. В этих пределах нелинейность намагничивающего тока, протекающе- то через измерительную катушку с сердечником, ис должна пре­вышать заданной величины.

Отношение действительного мгновенного значения характерис­тики при времени t к значению, полученному посредством экстра­поляции линейной части зависимости этой характеристики от вре­мени в той же точке (см. также черт. 8).

Частота повторения импульсов в периодической последователь­ности импульсов.

16.3. Методы

Сердечник возбуждается прямоугольными импульсами напря­жения

Существуют два основных метода:

1. импульсы повторяются с заданной частотой повторения. Напряжение на измерительной катушке выпрямляется для того, чтобы уничтожить обратный выброс, и измеряется вольтметром средних значений. Измеряется также амплитудное значение на­магничивающего тока;

2. на экране откалиброванного осциллографа воспроизводятся как кривая зависимости намагничивающего тока от времени — ^{так и} кривая зависимости напряжения на измерительной катушке индуктивности, интегрированного по времени, от намаг­ничивающего тока— . Этот метод может быть использо­

ван как для повторяющихся, так и для одиночных импульсов, .в последнем случае изображение на экране фотографируется.

Фактор импульсной индуктивности или импульсную магнитную проницаемость можно определить любым из двух методов; нели­нейность намагничивающего тока при заданном предельном зна­чении произведения напряжение — время может быть определена только вторым методом.

; 16.4. Образцы

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

Число витков следует устанавливать в зависимости от условий томерения, используемой аппаратуры и заданной точности. Сопро­тивление и собственная емкость измерительной катушки на часто­те измерения должны быть настолько малыми, насколько это требуется, чтобы погрешность измерения была незначительной. Обмотка измерительной катушки должна располагаться как мож­но равномернее и ближе к части или частям сердечника: располо­жение обмотки обычно подобно тому, которое используется для той области, в которой применяется сердечник. Если сердечник кольцевой, витки должны быть равномерно распределены по ,ок­ружно ст и.

Если сопротивление катушки невозможно сделать настолько малым, чтобы прикладываемое напряжение совпадало с э. д. с. с достаточной точностью, следует использовать измерительную ка­тушку взаимной индуктивности с отдельными обмотками тока и напряжения. Сопротивление обмотки напряжения должно быть значительно меньше входного импеданса подключаемого вольт­метра, а ее собственная емкость должна быть достаточно малой,, чтобы вызываемая ею погрешность была незначительной. Обмот­ка должна быть расположена как можно ближе к сердечнику; обмотка тока должна полностью покрывать обмотку напряже­ния.

Примечания: 1. Между двумя обмотками желательно наличие элек­тростатического экрана.

2. При нанесении обмотки на сердечник с острыми кромками следует при­нять меры предосторожности, чтобы не повредить изоляцию провода.

Используют любую соответствующую измерительную аппара­туру. Примеры соответствующих цепей для измерения с экспонен­циальным восстановлением приведены в приложении 12. Должны быть удовлетворены следующие требования:

1. Импульсный генератор

Используемый для этих измерений генератор при подключен­ной к нему измерительной цепи с катушкой, настроенной на со­ответствующий обратный выброс и время восстановления, должен иметь на выходе импульсы напряжения требуемой амплитуды,, длительности и частоты повторения и удовлетворять следующим основным требованиям:

1. при настройке на заданную величину амплитуда импульса должна оставаться постоянной в пределах 5%;

2. выходная мощность источника питания должна быть дос­таточной для создания импульса напряжения, имеющего спад вер­шины не более 10%;

3. во избежание значительного влияния на время нарастания и время спада, переключение должно быть достаточно быстрым;

4. величина выброса не должна превышать установленных пре­делов.

2. Измерение тока

Ток, протекающий через измерительную катушку (или ее об­мотку тока), измеряется либо с помощью:

1. зонда тока, на выходе которого снимается сигнал, пропор­циональный току в пределах 2%, и который при подключенном осциллографе не оказывает заметного влияния на спад вершины импульса напряжения; либо с помощью:

прецизионного резистора, расположенного между измери­тельной катушкой и заземлением, который вызывает падение нап­ряжения, не превышающее Г% от номинальной амплитуды им- лульса, и имеет незначительную индуктивность.

3. Время восстановления

При измерении с периодическими последовательностями ИМ’ пульсов постоянная времени измерительной цепи должна быть такой, чтобы время восстановления было меньше интервала меж­ду импульсами. Это необходимо для того, чтобы поток в сердеч­нике возвращался к своему начальному значению;

4. Вольтметр

При использовании метода вольтметра средних значений вольт-

метр должен быть прибором класса 1,0 или более высокого клас­са⁴, а диод следует выбирать таким, чтобы вносимая им пог­решность была незначительной;