Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Метод неразрушающего контроля магнитных свойств листовых сталей, его теоретическое и экспериментальное обоснование

Диссертация: Метод неразрушающего контроля магнитных свойств листовых сталей, его теоретическое и экспериментальное обоснование
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Листовые электротехнические стали являются основным материалом для изготовления магнитопроводов разнообразных электротехнических устройств. Для получения качественных изделий необходим контроль магнитных свойств сталей. Существующие методы контроля магнитных свойств обычно требуют изготовления специальных образцов, что связано со сложными подготовительными операциями, кроме того образцы для… Читать ещё >

Метод неразрушающего контроля магнитных свойств листовых сталей, его теоретическое и экспериментальное обоснование (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Состояние вопроса и задачи исследования
    • 1. 1. Методы измерения магнитных характеристик
    • 1. 2. Разработка и создание макета измерительной установки для неразрушающего контроля магнитных свойств листовых изотропных сталей
  • 2. Теоретическое обоснование метода
    • 2. 1. Расчет напряженности магнитного поля в стальном диске при кондукционном намагничивании
    • 2. 3. Комплексная магнитная проницаемость листа и ее измерение
    • 2. 4. Вычисление магнитной проницаемости стали по заданной магнитной проницаемости листа
  • 3. Численное моделирование скин-эффекта в изотропном стальном диске при контактном намагничивании поперечным током
    • 3. 1. Постановка задачи
    • 3. 2. Конечно-разностные уравнения и эволюционный алгоритм
  • 4. Экспериментальное исследование 1 / о установки
    • 4. 1. Исследование возможности измерения индукции игольчатым датчиком
    • 4. 2. Исследование влияния растекания намагничивающего тока на результаты измерения индукции игольчатым датчиком
    • 4. 3. Измерение комплексной магнитной проницаемости листа и материала
    • 4. 4. Измерение удельной проводимости стали Э

Листовые электротехнические стали являются основным материалом для изготовления магнитопроводов разнообразных электротехнических устройств. Для получения качественных изделий необходим контроль магнитных свойств сталей. Существующие методы контроля магнитных свойств обычно требуют изготовления специальных образцов, что связано со сложными подготовительными операциями, кроме того образцы для измерений, как правило, берутся с края листа. На практике это приводит к неоправданно заниженным гарантируемым магнитным свойствам электротехнических сталей, а при проектировании различных устройств приходится прибегать к применению различных поправочных коэффициентов [12, 25, 30, 33]. Все эти причины приводят к неоптимальным конструкциям электрических машин и аппаратов с точки зрения энергопотребления, габаритов и мощности.

Необходим неразрушающий контроль магнитных характеристик листовых электротехнических сталей, который позволил бы измерять магнитные характеристики в любой точке листа, оптимально подбирать материалы магнитопроводов электротехнических устройств [40, 41, 42]. Поэтому разработка методов неразрушающего контроля является актуальной задачей.

Разработка нового метода требует расчета и анализа распределения магнитного поля в листе с учетом основных эффектов для того, чтобы обоснованно выбрать параметры измерительной установки. Наряду с этим необходима экспериментальная проверка нового метода контроля магнитных характеристик сталей.

Современное состояние вопроса измерения магнитных характеристик и описание разработанного макета измерительной установки рассматривается в главе 1. Теоретическое обоснование метода проведено в главе 2. Разработке численной модели электромагнитного поля в изотропном стальном диске при намагничивании поперечным током с учетом вихревых токов, гистерезиса и магнитной вязкости посвящена глава 3. Экспериментальное обоснование и проверка работоспособности метода описано в главе 4.

Результаты работы заключаются в следующем.

1} Разработан способ неразрушающего контроля магнитных свойств листовых изотропных электротехнических сталей .

Способ позволяет: наблюдать гистерезисные кривые листовых изотропных сталей без разрушения исследуемого материалаконтролировать мощность удельных тепловых потерь при синусоидальном изменении напряженности поляконтролировать комплексную магнитную проницаемость листа и рассчитывать комплексную магнитную проницаемость материала;

2) Создана математическая модель намагничивания стального листа поперечным синусоидальным током, учитывающая магнитные потери с помощью комплексной магнитной проницаемости. Математическая модель позволила установить, что измерение индукции игольчатым датчиком при кон-дукционном контактном намагничивании поперечным током возможно при расположении игольчатого датчика индукции на расстоянии 1>г0 + 2Ь, где г0 — радиус намагничивающего электрода, Ь — толщина листа.

Показано, что комплексная магнитная проницаемость материала листа как постоянный комплексный параметр может быть использована в диапазоне средних индукций с действующими значениями 0.4 < В < 1 Тл.

Комплексной магнитной проницаемости листа и материала ?1 и должен быть придан осредненный смысл, так как при изменении положения точки измерения вследствие неоднородности и анизотропии разброс локальных значений модуля полной проницаемости листа составляет 1.5−5-2 раза.

3) Разработана и экспериментально подтверждена методика измерения комплексной магнитной проницаемости листа и удельной мощности тепловых потерь по напряжениям на электродах установки.

4) Создана компьютерная программа, моделирующая процесс намагничивания в стальном листе. Программа рассчитывает двухмерное электромагнитное поле в стальном листе с учетом гистерезисных траекторий и магнитной вязкости при произвольном изменении намагничивающего тока. Она позволяет наблюдать линии тока в листе в произвольные моменты времени.

Полученная картина линий тока свидетельствует, что на расстоянии больше 2+3 Ь от оси диска электромагнитное поле в сплошном диске и в диске с отверстием практически не зависит от способа пропускания через лист намагничивающего тока.

Зона краевого эффекта имеет также ширину примерно 2+ЗЬ .

5) Эксперименты с электротехнической сталью Э43, проведенные на изготовленной измерительной установке, подтвердили правильность разработанных математических моделей и методик.

6) Построены номограммы, позволяющие по значению модуля и аргумента комплексной магнитной проницаемости листа вычислять значения модуля и аргумента комплексной магнитной проницаемости материала.

5.

Заключение

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. K.с, 349 962 (СССР). Датчик индукции магнитного поля/ Ю. В. Селезнев, В. С. Бычков, Е. Т. Гречкин.
  2. A.c. 629 517 (СССР). Датчик индукции магнитного поля шихтованного магнитопровода / Я. М. Хайт, Е.Т.Гречкин
  3. А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем/ А. Г. Алексенко, Е. А. Коломбет, Г. И. Стародуб.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Радио и связь, 1985. 256 с.
  4. В.К. Теория электромагнитного поля в ферромагнитном металле. ЖРФО. 1913. т. 45. С. 312−344
  5. В.К., Электромагнитные процессы в металлах. ч. 1, 2. М., Л.: ОНТИ, 1935, 1936.
  6. В.Н., Лебедев О. Р., Мирошниченко А. И. Микросхемы и их применение: Справ, пособие.— 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Радио и связь, 1989. 240 с.
  7. С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы. М.: Наука, 1977. 440 С.
  8. ГОСТ 12 119–80 «Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и электрических свойств».
  9. B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах.— 2-е изд., перераб. и доп.— Л.: Энергоатомиздат. Ленинград, отд-ние, 1988.—304 с.
  10. Ю.Зельдин Е. А. Импульсные устройства на микросхемах. —М.: Радио и связь, 1991.—160 с.
  11. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов/ H.H. Евтихиев, Я. А. Купершмидт, В. Ф. Папуловский, В.Н.Скугоров- Под общ. ред. Н. Н. Евтихиева.—М.: Энергоатомиздат, 1990.— 352 с.
  12. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Г. С. Найвельт, К. В. Мазель, Ч. И. Хусаинов и др.- Под ред. Г. С. Найвельта.— М.: Радио и связь, 1986.— 576 с.
  13. H.H. Численные методы.—М.: Наука, 1984.
  14. Э.В., Бурцев Ю. А. Численное моделирование плоских электромагнитных волн в ферромагнетике с учетом вихревых токов, гистерезиса и магнитной вязкости.// Изв. вузов. Электромеханика. 1995.-№ 5−6.-с.3−8
  15. Э.В., Бурцев Ю. А., Кондратов Е. В. Измерение и расчет комплексной магнитной проницаемости изотропной листовой стали при контактном намагничивании поперечным током // Изв. вузов. Электромеханика 1998.№ 2.
  16. Э.В., Воробьев В. В., Горбунцов А. Ф. Измерение магнитного напряжения в поверхностном листе шихтованного магнитопровода // Изв. вузов. Электромеханика 1981.№ 1. С. 62−68.
  17. Э.В., Дардасави А. Моделирование магнитного гистерезиса// Изв. вузов. Электромеханика.1993.- № 5.- с.23−29
  18. В.Ю., Степанников В. М. Современный Бейсик для IBM PC. Среда, язык, программирование. — М.: Изд-во МАИ, 1993. 288 с.
  19. Г. Бейсик для ПК ИБМ: Пер. с англ./ Пре-дисл. Ю. Е. Поляка, Г. В. Сенина, С. В. Черемных. 2-е изд., стереотип. — М.: Финансы и статистика, 1993. -207 с.
  20. А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. — Томск: МП «РАСКО», 1991.-272 с.
  21. JI.P. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах. М, Л.: Госэнергоиздат, 1949. 129 с. 2 4. Нейман Л. Р., Демирчан К. С., Теоретические основы электротехники, М.—Л., издательство «Энергия», 1966, 407 с.
  22. М.В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат, 198 9.— 192 с.
  23. Патент РФ 2 085 963, МКИ G01 R 33/14 Способ определения динамических гистерезисных кривых листовых электротехнических сталей и устройство для его осуществления/ Колесников Э. В., Евдокимов А. П., Кондратов Е.В.// Бюл-нь Изобретений.- 1996.- № 22.-с. 65
  24. K.M. Основные направления в развитии теории динамических процессов технического намагничивания ферромагнетиков // Ферриты и бесконтактные элементы, Минск: Изд-во АН БССР, 1963.
  25. K.M. Электродинамика вещественных сред: Сборник статей.-М.: Энергоатомиздат, 1988.- 288 с.
  26. A.A. Магнитные материалы и элементы. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.:Высш.школа, 1976. -336 с.
  27. Расчет источников электропитания устройств связи: Учеб. пособие для вузов/ В. Е. Китаев, A.A.Бокуняев, М.Ф.Колканов- Под ред. А.А.БокуняеваМ.: Радио и связь 1993.- 232 с.
  28. М. А., Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М.: Наука, 1974. 768 с.
  29. A.A., Гулин A.B. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. —М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит., 1989.-432 с.
  30. И.Н. и др. Индуктивные элементы радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ И. Н. Сидоров, М. Ф. Биннатов, Л. Г. Шведова.— Радио и связь, 1992.— 288 с.
  31. .Б. Специальные задачи теории поверхностного эффекта. Киев, 1966. — 190 с.
  32. С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. М.: Мир, 1987. 419 с.
  33. Усилительные устройства: Учеб. пособие для вузов/ В. А. Андреев, Г. В. Войшвилло, О. В. Головин и. др., Под ред. О. В. Головина.—М.: Радио и связь, 1993.— 352 с.
  34. Н.Е. Магнитнотвердые материалы и постоянные магниты. Определение характеристик. Справочник, Киев: Наукова думка, 232 с.
  35. Холоднокатаные электротехнические стали: Справ, изд. Молотилов Б. В., Миронов Л. В., Петренко А. Г. и др. М.: Металлургия, 1989. 168 с.
  36. П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т1-ТЗ. Пер. с англ.—4-е изд. перераб. и доп.- М.: Мир, 1993.
  37. Е.Т., Чечурина Е. Н., Чернышева Н. Г., Сту-денцов Н.В. Магнитные измерения. М., Стандартгиз, 1969.
  38. В.И. Магнитные измерения. Изд. МГУ, 1969.
  39. Е.Н. Приборы для измерения магнитных величин. М., «Энергия», 1969.
  40. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988.- 544 с.
  41. Электрические измерения. Под ред. А. В. Фремке, Л., «Энергия», 1973.
  42. Электрические измерения: Учеб. пособие для вузов/ В. Н. Малиновский, P.M. Демидова-Панферова, Ю. Н. Евланов и др.- Под ред. д-ра техн. наук В. Н. Малиновского,—М.: Энергоатомиздат, 1985.—416 с.
  43. Electronic System Design: Interference And Noise Control Techniques. John R. Barnes. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffss, New Jersey 7 632, 1987
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!