Исследование магнитного поля электрического тока с использованием индукционного измерительного преобразования

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа неразрушающего контроля

Направление 12.03.01 Приборостроение

Отделение контроля и диагностики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

«Исследование магнитного поля электрического

тока с использованием индукционного измерительного преобразования»

по курсу «Физические основы получения информации»

Выполнил:

Принял:

Томск – 2022

1.  Цель работы

Исследование пространственного распределения напряженности магнитных полей различных по конфигурации обмоток с токами. Ознакомление с теоретическими основами и практическим применением для измерения напряженности магнитного поля индукционного измерительного преобразования. 

2 Программа работы:

Часть 1:

1. Собрана схема эксперимента согласно рисунку 1
2. Измерительная обмотка помещается на ось [pic 1]
3. В условленных точках на оси  замеряется ЭДС индукции в обмотке, её значения заносятся в таблицу 1[pic 2]
4. Эксперимент проводится для круглой и прямоугольной обмотки
5. Используя полученные значения и формулы  и   строятся графики[pic 3][pic 4]

Часть 2:

1. Собрана схема эксперимента согласно рисунку 1
2. Измерительная обмотка помещается в соответствующую координату [pic 5]
3. Обмотка перемещается вдоль оси , в условленных точках замеряется ЭДС индукции в обмотке, её значения заносятся в таблицу 2[pic 6]
4. Эксперимент проводится для составляющей Х и составляющей У магнитной напряжённости поля.
5. Используя полученные значения и формулы , hx = и hy =  строятся графики[pic 7][pic 8][pic 9]

3 Схема эксперимента

[pic 10]

Рисунок 1 . Схема измерения напряженности магнитного поля с использованием амплитудно-фазового детектора и вольтметра постоянного напряжения

Обозначения на схеме: w1-обмотка с током; w2-индукционная обмотка; КИП - контрольно-измерительная панель; АФД – амплитудно-фазовый детектор; G - источник переменного напряжения; V – вольтметр постоянного напряжения.

1. Примеры рассчётов

Нормирующее значение Ea измеряется в точке x=X/A=0, y=Y/A=1.

Определим для этой точки действующее значение напряжённости магнитного поля H  для круглой обмотки:

[pic 11] при [pic 12]

[pic 13]

Остальные значения измеряются в относительных единицах:[pic 15][pic 14][pic 16]

1. Результаты экмеримента

Таблица 1 Результаты эксперимента по определению ЭДС индукции на оси обмотки возбуждения

Показания вольтметра при перемещении измерительной обмотки по OY:

[pic 18] 

Ey1=Y/A=1

Ey2=Y/A=1.5

Ey3=Y/A=2

Ниже представлены графики зависимостей относительной напряженности от расстояния до обмотки. Точки на графике, через которые проходят тонкие интерполирующие кривые, соответствуют экспериментальным значениям. Линии большей толщины соответствуют теоретическим зависимостям.