Пояс рогівського - Студопедія

Магнітний пояс або пояс Роговського використовують як датчик у більшості приладів для вимірювання зварювального струму, що випускаються в нашій країні та за кордоном. У вітчизняній літературі його частіше називають магнітним поясом, а за кордоном — поясом Рогівського. Магнітний пояс є котушкою з витками, строго рівномірно розподіленими по довжині якої-небудь стрічки, кінці якої скріплені. Стрічка може бути жорсткою або гнучкою; Як основа для котушки може бути використаний тор або інше тіло, що утворює контур обов'язково замкнутої форми. Зазвичай, з метою простоти виготовлення та збільшення терміну служби котушка розміщується на твердому циліндричному телеторі, тому в деяких випадках датчики називають тороїдами.

Площа поперечного перерізу стрічки або тора повинна бути постійною на всій довжині контуру. Датчик при вимірюваннях охоплює провідник, яким тече вимірюваний струм. Принцип дії магнітного пояса і вимоги, що пред'являються до нього, засновані на законі повного струму, визначальним, що в середовищі з однорідними магнітними властивостями, наприклад у повітрі, лінійний інтеграл напруженості магнітного поля вздовж замкнутого контуру дорівнює електричному струму, що охоплюється цим контуром, тобто.

де - Напруженість магнітного поля; - Довжина контуру; - Струм провідника, в даному випадку це зварювальний струм.

Для повітря індукція В, тоді

Закон повного струму

деl– довжина пояса Рогівського,

i(t)- вимірюваний струм.

Через перебіг вимірюваного струму наводиться ЕРС

(4)

деe(t)– ЕРС на висновках пояс Рогівського,

n– кількість витків,

S- площа витка або поперечний переріз оправлення.

Враховуючи, що оправленнявиконана з немагнітного матеріалу, відносна магнітна проникність якогоµ=1, а пояс Рогівського підключений до входу осцилограф з вхідним опором у багато разів вище опору котушки (4) можемо приписати у вигляді:

(5)

диня (2) і (5) отримаємо:

З урахуванням струму, що протікає по поясу:

коефіцієнт передачі пояса Рогівського

Lpr та Ipr - індуктивність соленоїда пояса та струм, що протікає по поясу рогівського

Другим доданком ми хочемо знехтувати.

Тобто. ним можна знехтувати, якщо розглядати процеси, набагато більші, ніж стала часу пояса.

Якщо знехтувати другим складником, то отримаємо:

Якщо для інтегрування використовувати RC ланцюжок, то

де URC – напруга з виходу RC ланцюжка.

Розглянемо роботу пояса рогівського детальніше, з урахуванням не центрального розташування провідника зі струмом і внаслідок цього наявністю кута між вектором індукції і нормаллю до витка.

а - схема пристрою;

б - схема функціональних перетворень для формування сигналу, пропорційного зварювальному струму

Якщо вважати, що площа витка намотування (мал.) дуже маленька, то можна припустити, що індукція в межах площі витка постійна. При такому допущенні потокозчеплення з витками котушки на нескінченно малому відрізку контуру дорівнює

де - магнітний потік, що пронизує один виток котушки; - Складова вектора індукції,нормально розташована до площі витка котушки; - Число витків котушки; - Довжина контуру котушки; - Площа витка котушки.

Потокосчеплення з усіма витками котушки

Так як е.р.с., наведена в котушці, дорівнює швидкості зміни потокозчеплення, то

Формула встановлює відповідністьміж числом витків датчика та його геометричними розмірами при заданій величині е.д.с. Очевидно, що зі збільшенням числа витків у котушці магнітного поясу зростає його індуктивність. При низькоомному активному навантаженні датчика вихідна напруга не буде відповідати швидкості зміни струму, що вимірюється, так як

де; - Індуктивність котушки датчика; - Струм, що споживається навантаженням датчика. Тому датчик слід навантажувати великий опір про те, щоб членом рівності можна було знехтувати, тобто. щоб індуктивність датчика не впливала на форму вихідного сигналу.

Для формування сигналу, пропорційного зварювальному струму, вихідну напругу магнітного пояса (тороїда) необхідно інтегрувати, тобто виконати таке перетворення електричного сигналу датчика, яке відповідає функціональному перетворенню - інтегрування.

У найпростішому випадку для цих цілей до датчика підключається ланцюжок (рис. б). Напруга на конденсаторі є вихідним. Вибирають таке велике (зазвичай), щоб можна було нехтувати індуктивністю датчика. Для схеми наведеної на рис. б, справедливі рівності:

;

при

;

На підставі формули отримуємо

Для вибору параметрів - ланцюжка важливі дві умови.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:

Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно