Прибор для измерения вихревых токов

(51)7 09 23/18, 01 33/02 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Шахмаев Н.М. Основные демонстрации при изучении электромагнитного поля. М. Изд. Академии педагогических наук РСФСР, 1960, с. 118-120(54) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВЫХ ТОКОВ(57) Изобретение относится к средствам обучения. В частности, к учебным приборам для демонстрации воздействий магнитного потока на парамагнитные материалы при изучении курса физики, и может быть использовано в школах и других учебных учреждениях. Прибор для измерения вихревых токов, содержащий -образный сердечник с дроссельной катушкой, размещенной на одной его стороне, два ярма,закрепленные на -образном сердечнике с зазором,в котором размещен алюминиевый диск, закрепленный на сердечнике с помощью кронштейна, при этом по диаметру алюминиевого диска выполнены две пары отверстий для контактных клемм. Изобретение позволяет измерять силу вихревых токов в твердых токопроводящих материалах и определять их конфигурацию. 9465 Изобретение относится к средствам обучения. В частности, к учебным приборам для демонстрации воздействий магнитного потока на парамагнитные материалы при изучении курса физики, и может быть использовано в школах и других учебных учреждениях. Известно устройство для демонстрации действия токов Фуко, содержащее трубку, вертикально установленную на штативе, тело, выполненное из магнитного материала, набор дополнительных трубок одинаковой длины и с одинаковым внутренним диаметром из материалов с разным сопротивлением,три трубки из одного проводящего материала, две из которых имеют разный внешний диаметр, а третья имеет продольную прорезь по всей длине, резонатор с металлической мембраной улавливателем, установленный под трубками, и дополнительные тела,одно из которых выполнено из немагнитного материала (а. с.1668989, кл. 09 23/18, 1991). Недостатком такого прибора является то, что он предназначен только для анализа зависимости токов Фуко от сорта, толщины материалов, и не позволяет определять силу вихревых токов. Известен прибор для демонстрации вихревых токов, содержащий -образный сердечник с дроссельной катушкой, размещенной на одной его стороне,два ярма, закрепленные на -образном сердечнике с зазором, в котором размещен алюминиевый диск(Шахмаев Н.М. Основные демонстрации при изучении электромагнитного поля. М. Изд. Академии педагогических наук РСФСР, 1960, с. 118-120). Недостатком такого прибора является то, что он только демонстрирует наличие вихревых токов и не позволяет определять их силу и конфигурацию. Задачей изобретения является создание прибора для измерения вихревых токов, позволяющего измерять силу вихревых токов в твердых токопроводящих материалах и определять их конфигурацию. Задача изобретения достигается тем, что прибор для измерения вихревых токов содержит образный сердечник с дроссельной катушкой, размещенной на одной его стороне, два ярма, закрепленные на -образном сердечнике с зазором, в котором размещен алюминиевый диск, закрепленный на сердечнике с помощью кронштейна, при этом по диаметру алюминиевого диска выполнены две пары отверстий для контактных клемм. В момент прохождения тока по катушке в магнитопроводе появляется нарастающий магнитный поток, который возбуждает в алюминиевом диске, расположенном в воздушном зазоре, ЭДС индукции круговой формы. Это вызывает возникновение вихревых токов этом диске того же направления, что и ЭДС индукции, и выполнение отверстий для контактных клемм на диске дает возможность измерять вихревые токи. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид прибора для измерения вихревых токов, на фиг. 2 - кронштейн для закрепления алюминиевого диска. 2 Прибор состоит из -образного сердечника 1 с ярмами 2 и 3 и дроссельной катушкой 4. В воздушном зазоре 5 между ярмами установлен алюминиевый диск 6, который закреплен на сердечнике с помощью прижима 7 и кронштейна 8. По диаметру алюминиевого диска выполнены две пары отверстий 9, 10 для контактных клемм и на вертикальном диаметре - отверстие 11 для закрепления диска на магнитопроводе. На катушке закреплена планка 12. Переменный во времени поток магнитной индукФ круговое электрическое поле. Оно в свою очередь создает в проводнике ЭДС индукции . Индуцированная ЭДС, движущая по круговой, замкнутой линии, является причиной возникновения вихревого тока. Величина ЭДС Е имеет прямую зависимость от плотности потока магнитной индукции и от скорости его изменения во времени. Вихревой ток, индуцируемый ЭДС Е, имеет круговую форму и расположен перпендикулярно направлению распространения потока магнитной индукции в проводнике. Это фундаментальное положение было установлено Максвеллом как обобщение закона электромагнитной индукции Фарадея. ф Вихревой ток, практически считавшийся паразитным током (током Фуко), не представлял техническую ценность и не имел перспективу дальнейшего исследования. Прибор для количественного определения величины вихревого тока, возникающего в магнитных цепях, не был востребован. Существование вихревого тока наблюдалось лишь в таких его проявлениях, как тепловое, магнитное и силовое воздействия, оказываемые на другие физические тела. Исследование вихревого тока ограничивалось традиционным определением его качественной стороны. Сущность и практическая пригодность не находили конкретного применения. Изложение причины возникновения вихревого тока и особенности его круговой формы имели лишь методическую необходимость демонстрационного характера в обучении курсу физики и электротехники. Прибор для измерения вихревого тока позволяет определить величину вихревого тока, возникающего в проводнике, установленного в воздушном зазоре. Зазор является частью неразветвленной магнитной цепи, где создается переменный магнитный поток. В установившемся постоянном токе цепи изменения магнитного потока не произойдет, и циркуляция вихревого тока прекращается. При размыкании цепи постоянный ток потечет в обратном направлении,при этом возникший вихревой ток также изменит свое направление на обратное. Если заменить источник постоянного тока переменным, в проводнике появится вихревой ток переменного направления,который легко регистрируется осциллографом. На алюминиевом диске диаметром 200 мм, тол 9465 щиной 5 мм по диаметру сверлят две пары отверстий 9 и 10 для контакта с клеммными наконечниками проводов, находящиеся на равноудаленном расстоянии от центра диска. Расстояния между первой парой - 100 мм и второй - 190 мм. Вихревой ток изменяется между отверстиями первой 9 или второй 10 пары. В отверстиях на одной стороне от центра диска показание измеряемого вихревого тока будет отсутствовать в силу асимметричности точек измерения относительно центра вихревого тока. Максимальная величина измерения наблюдается между отверстиями 10. По диаметру диска, на расстоянии 100 мм от центра, сверлят отверстие 11 диметром 3 мм для неподвижной его установки в воздушном зазоре 5,шириной 7-8 мм между ярмами 2 и 3, с помощью кронштейна 8, установленного над -образным сердечником 1 при помощи прижимов 7. На -образный сердечник надевают дроссельную катушку 4, намотанную на каркасе, с обмоткой, выполненной из медного провода в эмалевой изоляции(ПЭЛ) диаметром 0,64. Обмотка состоит из двух секций. В первой секции 1200 витков, во второй секции 2400 витков. На планке 12, между клеммовыми головками, нанесены цифры 1200 и 2400,в соответствии с количеством витков обмотки. Максимальное количество 3600 витков обмотки выведены к крайним клеммам, указанным на планке. На этих клеммах (сопротивление постоянному току 44 Ом) при замкнутом сердечнике ярмом индуктивность катушки достигает значения - 25 Гн. Прибор собирают согласно фиг. 1. К крайним клеммам, указанным на планке 12 - 1200 и 2400 подают напряжение 350 В от универсального полупроводникового выпрямителя ВУП-2, предназначенного для питания учебных приборов. Полярность выходного напряжения выпрямителя для питания дроссельной катушки подбирают опытным путем так, чтобы стрелка микроамперметра А, подключенного к отверстиям 10, на диске отклонялась в сторону увеличения показания. Показание микроам перметра будет кратковременным в момент протекания токонесущих зарядов по витку обмотки, т. е. в момент возникновения магнитного потока. Измерение вихревого тока происходит следующим образом. Микроамперметр А подключают к отверстиям диска 10 как гальванометра. Микроамперметр - магнитоэлектрический, постоянного тока,1,0 класса точности, сопротивление рамки - 15 Ом. К крайним клеммам, указанным на планке 12 обмотки катушки, подают напряжение 350 В постоянного тока от выпрямителя ВУП-2. Напряжение на катушку подается включением тумблера, установленного на панели выпрямителя. Если микроамперметр отклоняется в левую сторону, в сторону уменьшения отсчета по шкале, то меняют полярность питания катушки. В момент включения и выключения тумблера измеряют показание величины вихревого тока. В нашем случае вихревой ток составлял около 120 . Использование источника переменного тока сетевой или частоты выходного сигнала звукового генератора дает возможность индуцировать вихревой ток желаемой частоты. Можно получить модулированный вихревой ток. При этом следует использовать модулятор и электронный осциллограф. Таким образом, предлагаемый прибор позволяет не только более эффективно демонстрировать наличие вихревых токов, но и измерять их величину. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Прибор для измерения вихревых токов, содержащий -образный сердечник с дроссельной катушкой, размещенной на одной его стороне, два ярма,закрепленные на -образном сердечнике с зазором,в котором размещен алюминиевый диск, отличающийся тем, что алюминиевый диск закреплен на сердечнике с помощью кронштейна, при этом по диаметру алюминиевого диска выполнены две пары отверстий для контактных клемм.