УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ВНУТРИ ТРУБЧАТОГО ПРОВОДНИКА

Полезная модель относится к области лабораторных электрических измерений и может быть использована для измерения напряженности неоднородных электромагнитных полей внутри трубчатого проводника.
Известна установка для исследования неоднородного электромагнитного поля [RU 2321895 С1, МПК G09B 23/18, опубл. 10.04.2008], содержащая первую катушку, вторую катушку, деревянную подставку, жесткий проводящий подвес, горизонтальную ось, шкалу с делениями, указатель положения, реостат, амперметр и регистратор ЭДС.
Эта установка может производить измерение магнитных полей только на одном конце трубчатого проводника, но не может быть использована для измерений магнитных полей внутри проводника, а также по всей его длине.
Известно установка для исследования электромагнитного поля электрических колец Гельмгольца [RU 2491650 С1, МПК G09B 23/18, G01R 33/02, опубл 27.08.2013], выбранная в качестве прототипа, содержащая электрические кольца Гельмгольца, установленные перпендикулярно на подставке, и выводы обмоток которых соединены с выходными клеммами генератора звуковой частоты, подвижную платформу, перемещающуюся по подставке между электрическими кольцами Гельмгольца вдоль шкалы с делениями, измерительную катушку, установленную на подвижной платформе на уровне оси электрических колец Гельмгольца и равном расстоянии от них так, чтобы ось измерительной катушки была перпендикулярна подставке, указатель положения измерительной катушки, расположенный на подвижной платформе и совпадающий с осью измерительной катушки, привод с ременной передачей, закрепленный на подставке и перемещающий подвижную платформу между электрическими кольцами Гельмгольца вдоль шкалы с делениями, опорную катушку, установленную на подставке между электрическими кольцами Гельмгольца на уровне их оси и параллельно измерительной катушке на расстоянии от оси электрических колец Гельмгольца, равном их радиусу, регистратор ЭДС, измеритель разности фаз, первые вводы которого соединены с вводами регистратора ЭДС, а вторые вводы - с выводами опорной катушки, тороидальную катушку, круговую шкалу с делениями в градусах, закрепленную в верхней части электрических колец Гельмгольца и расположенную параллельно подставке, шток, расположенный между электрическими кольцами Гельмгольца перпендикулярно подставке и нижним концом жестко закрепленный с тороидальной катушкой так, что внешний диаметр последней совпадает со штоком, а верхний конец штока установлен подвижно в центре круговой шкалы с делениями в градусах. Ручка поворота штока с указателем углового положения жестко закреплена на верхнем конце штока. У переключателя двухполюсного на два положения общие контакты первого и второго полюсов соединены с вводами регистратора ЭДС. Контакты первого положения первого и второго полюсов соединены с выводами измерительной катушки, а контакты второго положения первого и второго полюсов соединены с выводами тороидальной катушки.
Эта установка позволяет измерить электромагнитное поле только на одном конце трубчатого проводника, но не может быть использована для измерений электромагнитного поля внутри проводника, а также по всей его длине.
Техническая проблема, решаемая предложенной установкой, заключается в измерении напряженности магнитного поля внутри трубчатого проводника и по всей его длине.
Установка для исследования магнитного поля внутри трубчатого проводника, также как в прототипе, содержит измерительную катушку индуктивности, соединенную с регистратором ЭДС и подвижную платформу.
Согласно полезной модели подвижная платформа представляет собой две рейки, выполненные из диэлектрического материала и скрепленные в виде Г-образной формы, причем на первой рейке жестко закреплена горизонтальная планка с колесами, на конце второй рейки жестко закреплена крестовина, на концах которой закреплены колеса, соприкасающиеся с внутренней поверхностью трубчатого проводника. К крестовине прикреплена пластина, выполненая из диэлектрического материала, диаметр которой незначительно меньше внутреннего диаметра трубчатого проводника, причем в пластине выполнены отверстия, в которых закреплена измерительная катушка.
На фиг. 1 изображена установка для исследования электромагнитного поля внутри трубчатого проводника.
Для измерения распределения напряженности электромагнитных полей внутри токопровода типа ТЭНЕ-СЭЩ-20-11250-400 УХЛ1 в трубчатый проводник 1 вводится установка для исследования электромагнитного поля внутри трубчатого проводника, содержащая подвижную платформу 4, которая представляет собой две рейки из диэлектрического материала, скрепленные в виде Г-образной формы. На конце первой рейки жестко закреплена горизонтальная планка 12 с колесами 7. На вторую рейку нанесена шкала 5 с делениями с шагом, равным 1 см. К концу второй рейки со шкалой 5 крепится крестовина 6, на четырех концах которой закреплены колеса 7, соприкасающиеся с внутренней поверхностью трубчатого проводника 1. К крестовине 6 прикреплена пластина 8, выполненная из диэлектрического материала, диаметр которой незначительно меньше внутреннего диаметра трубчатого проводника 1. К трубчатому проводнику 1 последовательно подключают регулируемый источник питания 2 и измеритель тока 3, в качестве которого используется трансформатор тока типа ТТЭ 125 с коэфициентом трансформации 4000/5. Далее в отверстие 9 пластины 8 устанавливают измерительную катушку 10 с количеством витков W, равным 10000. Затем к выводам измерительной катушки подключают измеритель ЭДС 11, в качестве которого используется мультиметр Fluke 87V. После этого на трубчатый проводник 1 подают ток и фиксируют значение тока I измерителем тока 3 при 100 А, затем измеряют и фиксируют значение измерителем ЭДС 11. Далее подвижную платформу 4 перемещают внутри трубчатого проводника на 10 см по шкале 5, после чего измеряют и фиксируют значение ЭДС в этой точке. Таким образом, установку перемещают по всей длине внутри трубчатого проводника, отслеживая это по шкале, при этом в каждой точке через 10 см измеряют ЭДС.По измеренным и зафиксированным значениям ЭДС рассчитывают величину электромагнитного поля внутри трубчатого проводника. Затем сила тока I увеличивают на 100 А до 200 А, после чего на трубчатый проводник 1 подают ток, фиксируют значение тока I, затем измеряют и фиксируют значение ЭДС. Далее подвижную платформу внутри трубчатого проводника перемещают по шкале 5 на 10 см, измеряют и фиксируют значение ЭДС в этой точке. Действия по измерению напряженности электромагнитного поля по всей длине трубчатого проводника 1 повторяют до тех пор, пока сила тока I не достигнет 600 А.
Колеса 7, установленые на горизонтальной планке 12 и на концах крестовины 6, позволяют равномерно перемещать подвижную платформу внутри трубчатого проводника 1, в результате чего получают точные измерения по всей длине внутри трубчатого проводника.
При каждом значении силы тока I, начиная от 100 А, с последующим увеличением до 600 А, определяют точки максимальных и минимальных значений напряженности электромагнитного поля по всей длине трубчатого проводника 1, определяя таким образом оптимальные точки для установки защит на герконах внутри трубчатого проводника.