---

5. Осциллографический метод

При использовании осциллографического метода постоянная времени цепи интегрирования напряжения должна в 100 раз пре­вышать длительность импульса или эффективную постоянную вре­мени восстановления, в зависимости от того, какая величина боль­ше, а ее фазовый сдвиг должен быть как можно меньше.

Чтобы обеспечить общую погрешность измерения фактора им­пульсной индуктивности ниже 5%, следует использовать соответ­ствующие калибровочные средства.

Соединительные кабели к осциллографу должны иметь малую емкость (например, кабели с воздушным диэлектриком).

1. Измеряемый сердечник собирают с измерительной катуш­кой в соответствии с требованиями пп. 4.3 и 7.2;

2. при измерении с периодическими последовательностями им­пульсов частота повторения импульсов выбирается такой, чтобы нагревание катушки и сердечника измерительным током было незначительным;

3. для того, чтобы убедиться, что генератор обеспечивает заданные характеристики импульса напряжения, его проверяют, для чего измерительную катушку заменяют резистором, сопро­тивление которого примерно равно абсолютной величине импе­данса катушки в импульсном режиме. На черт. 6 показан им­пульс с преувеличенным искажением для целей определения со­ответствующих параметров.

На осциллограмме импульса напряжения должны быть прочер­чены прямая линия, точно совпадающая с постоянным напряже­нием между импульсами, и прямая линия или кривая экспонен­циального типа, совпадающая с большей частью вершины им­пульса. Пересечение этой последней линии с передним фронтом

реального импульса дает амплитуду импульса U_m. Параллельно оси времени проводят линии через точки, соответствующие — 10%, 4-10%, 4-5-0%, +80% и 4-90% U _т. Проводят также прямые линии через точки, в которых импульс в последний раз дости­гает величины, равной 0,9 U_fnt а затем — величины, равной 0,1 U_m. Однако, если спад вершины достигает 10% U_mi вместо 0,9 U_т, следует использовать величину 0,8 Пересечение этой линии с линией, проведенной через вершину импульса, образует границу между вершиной импульса и задним фронтом.

Примечал и е. Для более ясного графического изображения спала верши­ны при построении прямой, определяющей границу между вершиной импульса и задним фронтом, использовались точки, соответствующие 80 и 10% амплитуды импульса.

Параметры импульса напряжения

1 — процесс нарастания; 2 - вершина импульса- 3 — процесс спада; 4 — >выброс; 5 — спад вершины: 6 — /(/-длительность импульса; 7 — время нарастания; — время спада; 9 — время восстановления; 10 — обратный выброс

Черт. 6

1. При измерении без постоянного подмагничивающего поля следует использовать измерительную катушку, соответствующую требованиям и. 16.5, При измерении с постоянным подмагничиваю­щим полем на измерительную катушку следует нанести дополни­тельную обмотку подмагничивания, имеющую заданное число вит­ков, и подключить ее к источнику постоянного тока через импе­данс такой величины, чтобы обмотка подмагничивания не могла оказывать значительного влияния на величину тока, протекающего ^ерез измерительную катушку.

При проведении измерений с постоянным подмагничивающим^ полем постоянный ток 1_Ь в обмотке подмагничивания регулирует­ся таким образом, чтобы он соответствовал заданному значению- напряженности постоянного подмагничивающего поля Н_ь

г Н bh>

^ь~ Ь^гь ⁹

где—эффективный магнитный путь сердечника;

Nt, — число витков подмагничивания измерительной катуш­ки.

Примечание. Часто делается ссылка на ампервитки цепи подмагни­чивания

3. Измерительная цепь настраивается для получения задан­ных характеристик импульса напряжения, включая длительность импульса и время восстановления, •ч-

Примечание. Когда катушка включена в измерительную цепь, форма импульса напряжения при экспоненциальном и линейном восстановлении будет выглядеть, как показано на черт. 7.

Типичные формы измерительного импульса

а) экспоненци­альное восста­новление

1

б) линейное восстановле­ние

— напряжение, 2 — ток
Черт. 7

Затем амплитуда прикладываемого импульса напряжения уве­личивается при постоянных заданных характеристиках импульса,

ч

АФ

тобы получить на вольтметре средних значений или осциллогра-

е показание, соответствующее заданному изменению потока в сердечнике, как указано ниже; для измерений с периодически­ми последовательностями импульсов u_av— NA<Pf_p для измерений с одиночными импульсами

где N — число витков обмотки измерительной катушки, подклю­ченной к вольтметру или осциллографу;

f_p — частота повторения импульсов

.

П

пульсов форму импульса и частоту повторения проверяют и

им- при нап­

ри измерениях с периодическими последовательностями 1

необходимости подстраивают, регистрируют среднее значение ряжения и_а1, и амплитудное значение намагничивающего тока

т-

П

отографируется

ри измерениях с одиночными импульсами

осциллограмма кривой зависимости ,f udt от i_m, по возможности, таким образом, чтобы были включены калибровочные импульсы напряжения в обеих координатах, регистрируются общее откло­нение J udt и соответствующее изменение намагничивающего тока.

Прим еча н и е. Более высокая точность может быть получена при ис­пользовании метода цифровой обработки данных.

Настоящее измерение проводится для того, чтобы определить, что допускаемая величина нелинейности намагничивающего тока не превышена при заданном предельном значении произведения напряжение — время.

Примечание. Типичные величины до 1,5.

нелинейности лежат в пределах от I

К измерительной катушке в соответствии с требованиями п. 16.7.2 прикладывают импульсы напряжения, периодически пов­торяющиеся или одиночные. Намагничивающий ток воспроизво­дится на экране осциллографа в функции времени, при необходи­мости, осциллограмма фотографируется. Амплитуда импульса нап­ряжения меняется до тех пор, пока предельное значение произ­

ведения напряжение — время не станет равным заданному зна­

н

чению; на заднем

роите импульса определяется

нелинейность

амагничивающего тока (см. черт. 8).

16.8. Вычисление

1) Фактор импульсной индуктивности

Фактор импульсной индуктивности

вычисляют по одной иа

следующих формул

Нелинейность — . ¹' (см. п. 16.2.9)

О in

1 — ток; 2 — время (I) Черт. 8

Нелинейность намагничивающего тока

или Alp

І_т№

где J udt — напряжение на измерительной катушке, интегрирован­ное по длительности импульса (т. е. полное отклоне­ние) ;

^uav —среднее выпрямленное напряжение на измерительной^ катушке;

—частота повторения импульсов;

i_m—амплитудное значение намагничивающего тока;

N —число витков обмотки измерительной катушки, под-

ключенной к вольтметру или осциллографу.

2. Нелинейность намагничивающего тока

На графике зависимости намагничивающего тока от времени,

регистрируемой в соответствии с описанием, приведенным в п. 16.7.3, проводится экстраполяция линейной части кривой. На черт. 8 кривая, обозначенная i_m, представляет собой перво­начальную зарегистрированную зависимость, а линия, обозначен­ная i_li_H—экстраполированную линейную часть ее. ф

Нелинейность намагничивающего тока, обозначенная -г²²— и ¹1 in измеренная при времени t_d, не должна превышать заданного зна­чения, соответствующего заданному предельному значению произ­ведения напряжение — время, которое для режима измерения, описанного в п. 16.7.3, определяют следующим образом:

2. Фактор импульсной индуктивности при заданном предель­ном значении произведения напряжение — время.

Фактор импульсной индуктивности, соответствующий задан­ному предельному значению произведения напряжение — время, вычисляют по формуле

( Vl)lim _ U_mtd - J

О

пояснения к условным обозначениям даны выше, величины i_mи U_m соответствуют приведенным в п. 16.7.3.

17. Эффективная амплитудная магнитная проницаемость

Установить метод измерения (эффективной) амплитудной маг­нитной проницаемости магнитных сердечников при намагничива­нии их периодическим электрическим током, имеющим форму сим­метричной относительно оси времени волны, например, синусои­дальным электрическим током. Значение амплитуды тока долж­но быть таким, чтобы магнитная проницаемость зависела от нап­ряженности поля. Может быть определено амплитудное значение индукции при заданном амплитудном значении напряженности поля.

Примечание. Так как сердечник, как правило, имеет неравномерное поперечное сечение, и обмотка на него нанесена неравномерно, в результате измерения получится значение не амплитудной магнитной проницаемости мате­риала, а эффективной магнитной проницаемости, соответствующей заданной ам­плитуде тока, т. е. (эффективная) амплитудная магнитная проницаемость.

Напряженность поля и индукцию в сердечнике определяют из­мерением амплитудного напряжения на резисторе, соединенном последовательно с обмоткой измерительной катушки с сердечни­ком, и среднего значения напряжения на этой катушке, отнесен­ного к полупериоду, соответственно. Измерения проводят на за­данной частоте и при заданной напряженности поля.

Измерения должны проводиться на сердечниках, выпускаемых серийно и образующих замкнутые магнитные цепи. Если ком­плект сердечника состоит из нескольких частей, например, ЕС- сердечник, единственными воздушными зазорами на пути магнит­ного потока должны быть остаточные воздушные зазоры между контактирующими поверхностями.

1. Число витков следует устанавливать в зависимости от усло­вий измерения, используемой аппаратуры и заданной точности.

Сопротивление и собственная емкость измерительной катушки на частоте измерения должны быть настолько малыми, насколько это требуется для того, чтобы потери в катушке были незначи­тельными. 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. При тороидальной обмотке витки должны равномерно распре­деляться по окружности.

2. Если сопротивление измерительной катушки нельзя сделать настолько малым, чтобы прикладываемое напряжение с достаточ­ной точностью можно было считать равным э. д. с., следует при­менять катушку взаимной индуктивности с отдельными обмотка­ми тока и напряжения. В этом случае сопротивление обмотки нап­ряжения должно быть значительно меньше входного импеданса прибора, а ее собственная емкость должна быть настолько малой, насколько это требуется, чтобы обусловленная ею погрешность была незначительной. Обмотка напряжения должнабыть располо­жена как можно ближе к сердечнику, обмотка тока должна пол­ностью покрывать обмотку напряжения.

Примечания: 1. При нанесении обмотки на сердечник с острыми кром­ками следует принять меры предосторожности, чтобы не повредить изоляцию провода.

2. При применении катушки взаимной индуктивности между двумя обмот­ками желательно наличие электростатического экрана.

Используют любую соответствующую измерительную аппара­туру. Примеры соответствующих схем приведены в приложении 13.

Формы волны тока и напряжения на измерительной катушке не являются критичными. Если необходимо поддерживать форму волны напряжения близкой к синусоидальной, импеданс генера­тора и сопротивление последовательного измерительного резисто­ра должны быть незначительными по сравнению с импедансом измерительной катушки. С другой стороны, высокий импеданс ис­точника питания или высокое значение сопротивления последо­вательного измерительного резистора будут способствовать полу­чению почти синусоидального тока. Выбор зависит, главным об­разом, от частоты измерений; на низкой частоте предпочтение от­дается высокому импедансу генератора и (или) сопротивлению резистора.

Должны быть удовлетворены следующие требования:

1. Во время измерения колебание амплитуды напряжения ге­нератора переменного тока не должно быть более 0,5%, а коле­бание его частоты—0,2%.

2. Допустимое отклонение от номинального значения сопро­тивления измерительного резистора не должно быть более 0,5%.

3. Оба вольтметра должны быть высокоомными, переменного* тока, класса 1,0. Они не должны оказывать значительного влия­ния на цепь.