Магнитный мост постоянного потока

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВЧОРСИОИУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CDIo3 Советских

Социалистических

Респ

<гг>813332 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020479 (21) 2746096/18-21 с присоединением звявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 1503.81.Бюллетень № 10 !

Дата опубликования описания 150 381 I (51)м. К„.з

G .01 и 33/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (53) НЖ 621. 317. .44 (088.8) (72) Автор изобретения

Б.М. Мамиконян у

Ленинаканский филиал Ереванского политехнического института им. К. Маркса (71) Заявитель (54) МАГНИТНЫЙ МОСТ ПОСТОЯННОГО ПОТОКА

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к магнитным глостам постоянного потока с электро-. механическим индикатором, и может быть использовано для измерения различных магнитных, механических и электрических величин.

Известен магнитный мост постоянного потока, в зазоре измерительной диагонали которого установлен цилиндрический постоянный:магнит, намагниченный по диаметру. Такое выполнение индикатора позволяет устранить противодействующие пружинил 111.

Основным недостатком этого магнит- 15 ного моста с электромеханическим индикатором является низкая чувствительность. Выходной величиной магнитного моста является магнитный поток, поэтому при прочих равных условиях чувстви-20 тельность моста будет тем выше, чем меньше магнитное сопротивление измерительной диагонали. Наличие воздушного зазора в измерительной диагонали существенйо увеличивает ее магнитное сопротивление.

Известен магнитный мост постоянного потока, являющийся наиболее близким по технической сущности, в котором измерительная диагональ имеет в сред- 30 ней части кольцевое разветвление внутри которого установлен неподвижный цилиндрический сердечник. В воздушном зазоре между кольцевыми разветвлениями и цилиндрическим сердечником установлена подвижная рамка измерительного механизма. Отсутствие поперечного воздушного зазора в измерительной-диагонали повышает чувствительность магнитного моста (2).

Недостатком известного магнитногс моста является нелинейность характеристики преобразования с(.= f (ф), где d угол отклонения стрелки индикатора разбаланса моста, Ф - поток разбаланса.

Теоретическое исследование показ ало, а испытание макета подтвердило, что из-за распределенного характера потоков в кольце разветвления, эта зависимость выражается нелинейным уравнением (cM. прилагаемый расчет) (В)ф„фа где ф.г — поток, создаваемый намагничивакщей силой рамки измерительного механизма, а — постоянная величина, зависящая от конструктивных размеров и материала кольцевого разветвления.

813332

Цель изобретения — устранение нелинейности в характеристике преобразования индикатора разбаланса т.е. повышение точности магнитного моста постоянного потока.

Цель достигается тем, что в магнитном мосте постоянного потока, содержащем установленный внутри кольце@ого разветвления измерительной диагонали моста электрический измерительный механизм, рамка измерительно- (О го механизма выполнена неподвижной, а к подвижной части прикреплен охваченный рамкой поворотный якорь с двумя явно выраженными полюсами, установленный с зазором внутри кольцевого разветвления измерительной диаго- 5 нали.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема магнитного моста; на фиг. 2— направление магнитных потоков в измерительной диагонали. 20

Магнитный мост содержит постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками 2, между которыми расположен магнитопровод, крайние стержни 3 и 4 которого образуют вместе с зазорами 5 . плечи магнитного моста. Перемычка 6 магнитопровода, образующая измерительную диагональ моста, в средней части разветвлена в виде кольца, внутри которого соосно с ним установ- З лен поворотный якорь 7 из ферромагнитного материала с двумя явно вы— раженными полюсами. С якорем 7 неподвижно соединена стрелка 8, обра— зующая вместе с ним подви><ную часть измерительного механизма, с которой соединены концы моментных пружин (на фиг. не показаны). Рамка 9 измерительного механизма, выполнена неподвижной, обхватывает поворотный якорь 7 и подключена ко вспомога- 40 тельному источнику постоянного тока (на фиг. 2 направление этого тока в рамке 9 обозначено точками и крестиками). В один из зазоров 5 вводится исследуемый объект. 45

Магнитный мост работает следующим образом.

В состоянии равновесия моста (фиг. 2) когда поток ф равен нулю, с помощью моментных пру>хин подвижная часть измерительного механизма устанавливается в начальчое положение Q =О. Магнитный поток ф!, созданный намагничивающей силой рамки 9, заьыкается через поворотный якорь 7 и кольцо. Поскольку в любом положении поворотного якоря ? магнитное сопротивление на пути потока ф! одинаковое, то энергия магнитного поля кольца постоянна. Поэтому в состоянии равновесия моста (ф=О), на подвижную часть Q измерительного механизма, не действует вращающего момента и стрелка 8 занимает положения oL= О. При появлении потока разбаланса ф картина магнитного поля в кольце меняется. йа различных участках кольца части потоков Ф и Ф4 направлены различным образом: согласно или встречно. В зависиМос TH от величины угла поворота якоря 7 меняется энергия магнитного поля кольца, так как меняются длины участков с согласно или встречно действующими потоками Ф или ф!. Например, в положении с(., указанном на фиг. 2, при наличии потока Ц> энергия магнитного поля кольца больше, чем в поло>кении с(=О. Энергии магнитных полей остальных участков магнитного моста, а также якоря 7, не зависят от поворота Ф-подвижной части, поэтому вращающий момент, действующий на подвижную часть, обусловлен только энергией магнитного поля кольца. При этом подвижная часть стремится занять такое положение, при котором энергия магнитного поля кольца максимальна. Таким образом, если поток разбаланса ф имеет направление, указанное на фиг. 2 то на якорь 7 действует вращающий момент, поворачивающий его no часовой стрелке. При повороте рамки 9 возникает противодействующий момент пружин, пропорциональный величине сС и якорь 7 занимает положение d рропорциональное величине потока ф . При изменении направления ф, направление вращающего момента меняется на противополо>кное ° Находят характеристику преобразования Д =Г(ф) измерительного механизма. Действующий на якорь

7 вращающий момент определяется по известной формуле где !!, — в данном случае энергия магнитного поля кольца. Если через участок с магнитным сопротивлением R А течет поток ф, то энергия магнитного поля участка равна ф „К /2. Применяют указанную формулу к кольцу и определяют его энергию как сумму энергий отдельных его участков, имея ввиду, что R =i/Î 5, где 1 — длина, S — поперечйое сечение участка, а,ф — магнитная проницаемость материала кольца. Величина тока через рамку 9 выбирается такой величиной, чтобы при ф =О индукция в кольце соответствовала середине линейного участка кривой намагничивания, тогда под действием потока разбаланса ф, индукция в кольце не выйдет за пределы линейного участка и будет иметь место 9 =сопst, Таким образом, в произвольном положении сС рамки 9 г (+ ) i(— )

245

813332 фиг.2 где r — радиус средней окружности кол ьца.

d% r

Вращающий момент М = - Ф Ф.

d, Противодействующий момент И =cd, где,с — жесткость моментных пружин.

Из условия Мвр — — И,пр находят срь Ф1Ф Ф т.е. отклонение стрелки 8 пропорцио- нально величине Ф (шкала равномерная),и с измерением направления ф направление oL меняется на обратное.

Сопоставление предлагаемого магнитного моста и указанного -прототипа показывает, что в предлагаемом маг- 15 нитном мосте индикатор разбаланса имеет линейную характеристику преобразования, что выгодно отличает его от указанного прототипа. Достигаемая вследствие этого более высокая по Щ сравнению с прототипом точность предлагаемого моста увеличит сферу его применения и устранит необходимость разработки ряда магнитных, мостов, ВНИ П Заказ 767/57

Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4 имеющих точность, близкую к точности предлагаемого моста.

Формула изобретения

Магнитный мост постоянного потока, содержащий установленный внутри кольцевого разветвления измерительной диагонали моста магнитоэлектрический измерительный механизм, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, рамка измерительного механизма выполнена неподвижной, а к подвижной части прикреплен охваченный рамкой поворотный якорь с двумя явно выраженными полюсами, установленный с зазором внутри кольцевого разветвления измерительной диагонали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 2827609, кл-. 32434, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 2482409, кл. G 01 R 33/ЬО, 1977.