Измерительная часть. При изучении поверхностного эффекта в ферромагнитном пазу измерение плотности тока в сечении проводника выполнить невозможно

При изучении поверхностного эффекта в ферромагнитном пазу измерение плотности тока в сечении проводника выполнить невозможно, поэтому используются косвенные измерения. Один из предпочтительных способов косвенного определения плотности тока в сечении проводника основывается на измерении магнитной индукции в ферромагнитном пазу.

Если для измерения магнитной индукции используется измерительная рамка с известной площадью сечения и числом витков, то распределение плотности тока по высоте проводника можно получить только через процедуру интегрирования напряжения, пропорционального наведенной в рамке ЭДС, используя аналоговый или цифровой интегратор. При этом цифровой метод интегрирования напряжения на выводах измерительной рамки с помощью USB – осциллографа, имеющем встроенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), и виртуального интегратора, построенного в среде LabView, является более предпочтительным, так как сопровождается большей точностью измерений.

Если для измерения магнитной индукции в ферромагнитном пазу используется цифровой мультиметр, измеряющий магнитную индукцию с помощью датчика Холла, то точность проводимых измерений по сравнению с известными методами оказывается существенно выше [2, 3]. Воспользуемся преимуществами данного метода при изучении поверхностного эффекта в ферромагнитном пазу.

Методика определения плотности тока в сечении проводника, расположенном в ферромагнитном пазу сводится к следующему.

С помощью измерительного комплекса АПИК следует одновременно записать кривую напряжения на измерительном сопротивлении , пропорциональном току в проводнике, и кривую выходного напряжения, снимаемого с датчика Холла, пропорционального магнитной индукции при фиксированных значениях погружений датчика Холла в ферромагнитный паз. Затем по этим кривым необходимо определить сдвиг по фазе между и . По кривой , используя закон Ома, и значение коэффициента трансформации ТТ определяется кривая тока в проводнике. По кривой выходного напряжения с датчика Холла с помощью коэффициента пересчета находятся значения магнитной индукции по высоте проводника, расположенного в пазу.

Рис. 2. Электрическая схема лабораторной установки по исследованию

поверхностного эффекта в ферромагнитном пазу: 1 – АПИК, 2 – компьютер,

3 – USB-осциллограф, 4 – цифровой вольтметр, 5- цифровой миллитесламетр,

6 – медная шина с током, 7 – датчик Холла, 8 – ферромагнитный паз.

Измеренные с помощью АПИК мгновенные значения магнитной индукции, хранящиеся в протоколе испытаний в памяти компьютера, позволяют определить распределение плотности тока по высоте проводника, используя численную процедуру вычисления производной

(34)

При упрощенном анализе поверхностного эффекта в ферромагнитном пазу процедура взятия производной в формуле (34) заменяется вычислением конечных разностей, и тогда

(35)

где – разность амплитудных значений магнитной индукции в точках, отстоящих друг от друга на расстоянии по высоте проводника, - амплитудное значение плотности тока в сечении проводника.