ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Исследования по изучению удельного электрического сопротивления железоникелевых сплавов проводились на установке, которая представляет собой синтез баллистической установки БУ-3 и одинарно-двойного моста Р-329 (в наших исследованиях работа велась в режиме двойного моста постоянного тока). Схема установки приведена на рисунке 20.

Рис 20

Установка БУ-3 состоит из следующих основных элементов:

1. КБ – блок контакторов.

2. К_в – катушка взаимной индуктивности.

3. П – пермеаметр сильных полей.

4. БГ – баллистический гальванометр для определения баллистической постоянной.

5. G – зеркальный гальванометр М17/11.

6. Р-329 – одинарно-двойной мост постоянного тока.

7. R_рег и R – реостаты.

8. НУ – намагничивающее устройство.

Схематическое устройство пермеаметра представлено на рис. 21.

Массивное ярмо 1 из листовой электротехнической стали состоит из двух половин, одна из которых может перемещаться относительно другой при помощи винта 2. Между полуярмами зажимаются передвижные вкладыши 3 с Т-образными полюсными наконечниками 4.

Намагничивающие катушки 5, соединенные между собой последовательно, охватывают вкладыши. Для измерения магнитной индукции в испытуемом образце на последний навивается измерительная обмотка К_в. Напряженность магнитного поля измеряется при помощи катушки К_н, которая плотно прижимается к образцу и в момент измерения удаляется от него при помощи отбрасывающего устройства. Вкладыши 3 изготовлены из листовой электротехнической стали, Т-образные наконечники – из стали «Армко».

Измерительная катушка напряженности поля устанавливается в направляющую отбрасывающего устройства. Направляющая при помощи пружины может перемещаться внутри трубы, вертикально расположенной кронштейне.

Рис. 21

Положению измерительной катушки (К_н) на образце соответствует заведенное состояние пружины, удерживаемой храповиком с собачкой. Для измерения напряженности поля включают тяговый электромагнит, якорь которого, будучи жестко связан с собачкой, освобождает пружину. Последняя приводит в движение барабан, связанный гибкой лентой с направляющей. Труба отбрасывающего устройства при установке катушки на образец может перемещаться в кронштейне в вертикальном направлении.

Поворотный кронштейн позволяет отводить отбрасывающее устройство в сторону при смене испытываемых образцов. Для испытания коротких образцов в пермеаметре имеются две съемных деревянных подставки, располагаемые в междуполюсном промежутке на вертикально перемещающейся зубчатой рейке. Последняя при помощи шестерни может приводиться в движение оператором вращением маховичка.

Все части отбрасывающего устройства изготовлены из не магнитных материалов. Пермеаметр расположен на деревянном столе, снабженном роликами для перемещения. На стол пермеаметра расположены зажимы для присоединения его в схему.

Регулировочное устройство состоит из двух регулировочных блоков, каждый из которых включает четыре реостата. Последние выполнены константановой проволокой на металлических каркасах с асбоцементными изолирующими накладками. При вращении привода регулировочного устройства, благодаря срабатыванию пружинных переключающих устройств, токосъемы перемещаются в определенной последовательности, благодаря чему происходит переключение реостатов каждого из блоков с параллельного включения на последовательное, что обеспечивает плавное изменение тока намагничивания.

Регулировочное устройство смонтировано на каркасе углового железа и заключено в перфорированный железный кожух, снабженный болтом для заземления.

Размагничивающее устройство типа РУ-3 предназначено для размагничивания образца, когда последний находится в пермеаметре.

Размагничивающее устройство включает в себя секционированный трансформатор, автотрансформатор с плавно регулировкой и переключатели. Все элементы устройства помещены в металлический кожух, на лицевой панели которого расположены рукоятка переключателя «Напряжение цепи размагничивания» и рукоятка автотрансформатора «ток намагничивания». На панели также расположены зажимы, дающие возможность включать размагничивающее устройство в схему.

Размагничивание образца осуществляется следующим образом: переключатель с обозначением «напряжение цепи размагничивания» устанавливают в положение «0,05» и автотрансформатором «ток размагничивания»увеличивают ток, наблюдая за показаниями амперметра, включенного в цепь размагничивания. Поворачивают рукоятку автотрансформатора до упора в сторону меньше и переводят рукоятку переключателя «напряжение цепи размагничивания» на ближайшее большее напряжение.

Описанные операции продолжают до получения заданной величины тока размагничивания. Все переключающие элементы установки, а также амперметры и магазин сопротивлений размещаются на деревянном столе управления.

Для изменения направления тока в намагничивающей цепи пермеаметрапредназначен блок контакторов (рис. 20). Переключатель «намагнич. устройство — KB» пакетного типа служит для включения в схему пермеаметра или первичной обмотки катушки взаимной индуктивности Р-536. Последняя включается через предохранители ПК-45 с номинальным током 1 А. Переключатель телефонного типа «К_в—К_н» и служит для включения в цепь баллистического гальванометра катушек «К_в» или «К_н».

Выключатель «измерение H выкл.» предназначен для включения тягового электромагнита отбрасывающего устройства. Для торможения подвижной части баллистического гальванометра имеется кнопка КЗ. Подключение приборов осуществляется гибкими проводами.

Напряженность магнитного поля меду полюсами пермеаметра измерялась при помощи катушки К_н, которая плотно прижималась к образцу и момент измерения быстро удалялась от него при помощи отбрасывающего устройства. При этом световой указатель гальванометра, в цепь которого включена катушка К_н делал отброс α на шкале.

Напряженность магнитного поля рассчитывалась по формуле:

, (1)

где  - постоянная измерительной катушки напряженности поля.

α – отклонение баллистического гальванометра в делениях шкалы.

 - баллистическая постоянная.

Для определения баллистической постоянной гальванометра в схеме установки имеется катушка взаимной индуктивности К_в, действительная величина взаимной индуктивности M₀.

При изменении силы тока в первичной обмотке катушки происходит изменение потока сцепления, что вызовет импульс количества электричества в цепи гальванометра, соединенного со вторичной обмоткой, т.е.

откуда

(максвелл/деление шкалы) (2)

где  - изменение силы тока в первичной обмотке катушки взаимной индуктивности в амперах.

α – отклонение гальванометра в делениях шкалы.

В связи с тем, что баллистическая постоянная зависит от сопротивления цепи гальванометра, как при определении постоянной, так и при измерениях, сопротивление цепи должно быть одно и тоже.

Для этой цепи вторичная обмотка катушки взаимной индуктивности всегда остается включенной в цепь гальванометра.

Таким образом, с помощью формул (1) и (2) мы рассчитали напряженность магнитного поля. График зависимости напряженности поля от силы тока в пермеаметре представлен на рис. 21 а.

Рис. 21а

Максимальная ошибка при расчете напряженности поля составила 7,7%.

Для измерения продольного и поперечного магнетосопротивления был изготовлен специальный патрон в виде полой латунной коробки с цилиндрическим гнездом в центре. Со стороны гнезда на патроне были смонтированы разъемы для присоединения исследуемых образцов. В целях уменьшения погрешности измерений, вследствие нагревания образца, в патроне была предусмотрена стабилизация температуры проточной водой.

Исследуемые образцы представляли собой проволоку толщиной 0,25 мм., намотанную на тонкую полую кварцевую трубку длиной 15 мм и диаметром 12 мм. Намотка проволоки велась параллельно оси трубки, равномерно вдоль всей стенки. Для предотвращения закорачивания соседних витков, поверх проволоки наматывалась хлопчатобумажная прочная нить, которая удерживала соседние витки от соприкосновения между собой. Для исследования образцы помещались в цилиндрическое гнездо специального патрона, а концы проволоки припаивались к разъемам, подведенным к гнезду. Затем патрон вместе с исследуемым образцом помещался между полюсами пермеаметра. Исследование велось в двух пространственных положениях патрона:

1. Положение, при котором магнитное поле параллельно образцу (измерение продольного магнетосопротивления).

2. Положение, при котором магнитное поле перпендикулярно образцу (измерение поперечного магнетосопротивления).

По исследуемому образцу пропускался ток 0,1 А.. Электросопротивление образца измерялось с помощью одинарно-двойного моста постоянного тока Р-329., работающего в комплекте с зеркальным гальванометром М 17/11. Градуировка шкалы гальванометра производилась в следующей последовательности.

С помощью ручек декадного переключателя моста Р-329 световой указатель зеркального гальванометра устанавливался в нулевое положение. Затем поворотом ручки декадного переключателя на одно деление ценой 10^-3 Ом, производился отброс на число делений , таким же образом световой указатель отклонялся в другую сторону  от нулевого положения при изменении направления тока. Среднее значение отклонения  рассчитывалось по формуле:

. (3)

По заданному изменению сопротивления 10^-3 Ом и отклонению  можно определить чувствительность установки:

 Ом/мм² (4)

Погрешность при определении чувствительности установки составила 0,5%.

Зная S, по отклонению светового указателя гальванометра γ, которое возникает за счет изменения электросопротивления образца под действием внешних сил, можно определить относительное изменение сопротивления образца при параллельном и перпендикулярном намагничивании по формулам: