Полное сопротивление — катушка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Cтраница 3
| Принципиальные схемы индуктивных преобразователей. [31] |
Изменение магнитного сопротивления RN оценивается по величине полного сопротивления Z катушки 2 ( рис. 4 — 9 а), так как при перемещении якоря 3 изменяется как активное, так и реактивное сопротивления катушки. Первое изменяется в результате изменения потерь на гистерезис и вихревые токи, а второе из-за изменения индуктивности катушки. [32]
| Внешний вид и [ IMAGE ] Условное обозначение ( а и схема. [33] |
Поэтому с изменением частоты переменного тока несколько изменяется полное сопротивление катушки, а это совершенно недопустимо при точных измерениях. [34]
В зависимости от электропроводности металла зоны сварки изменяется полное сопротивление катушки
В настоящее время освоен контроль электромагнитным методом точечных сварных соединений алюминиевых сплавов при толщине деталей 0 8 — 2 мм.
[35]| Блок-схема токовихревого прибора ТПН-1М. [36] |
Взаимодействие высокочастотного магнитного поля катушки с полем вихревых токов приводит к изменению полного сопротивления катушки, что нарушает резонанс высокочастотного колебательного контура и, следовательно, уменьшает амплитуду колебаний в катушке. При этом величина расстройки резонанса, а следовательно, и амплитуда колебаний в значительной степени определяются электропроводностью поверхностного слоя образца, которая, в свою очередь, зависит от степени поражения металла межкристаллитной коррозией. Для определения степени поражения металла межкристаллитной коррозией используется токовихревой прибор ТПН-1М с частотой электромагнитных колебаний 2 МГц. Генератор возбуждает высокочастотные электромагнитные колебания частотой 2 МГц, которые через емкость связи подаются на компенсационный контур и контур выносного датчика.
В момент, когда вершины зубьев 2 находятся против зубьев венца 5,
Индуктивные, в которых линейное перемещение подвижной части ( якоря) вызывает изменение полного сопротивления катушки. [39]
В момент, когда вершины зубьев венца 2 находятся против зубьев венца 3, полное сопротивление катушки будет наибольшим, а ток в цепи преобразователя при данном постоянном напряжении — наименьшим. В этот момент снимается сигнал с датчика. [40]
Согласно этой формуле комплекс тока в индуктивной катушке равен комплексу напряжения, деленному на комплекс
Чтобы определить параметры катушки, последовательно к ней включили реостат, активное сопротивление которого гг близко к полному сопротивлению катушки.
[42]
Чтобы определить параметры катушки, последовательно с ней включили реостат, активное сопротивление которого г, близко к полному сопротивлению катушки. [43]
| Принципиальная схема одинарного моста постоянного тока. [44] |
Этот метод приходится применять в тех случаях, когда измерение нужно произвести при нормальных рабочих условиях, например замерить полное сопротивление катушки, которое зависит от величины проходящего по ней тока ( при наличии ферромагнитного сердечника) и приложенного напряжения. Проходящий ток влияет на намагниченность сердечника, а величина приложенного напряжения и величина других, последовательно включенных сопротивлений, — на форму кривой тока. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
1.6. Реактивное сопротивление.
Если через обмотку катушки индуктивности с магнитопроводом
(сердечником) пропустить переменный ток, изменяющийся по синусоидальному
закону simt (см. рис. 3),
возникнет, как мы говорили, магнитный поток, намагничивающий магнитопровод.
Ток и магнитный поток в магнитопроводе будут также переменными и возбудят
в обмотке ЭДС индукции. Она равна напряжению на выводах катушки, и в
то же время пропорциональна скорости изменения магнитного потока. В
итоге напряжение будет сдвинуто по фазе на -90° относительно тока. Это
значит, что ток отстает по фазе на 90° от напряжения.
Напряжение на катушке может быть рассчитано по закону Ома, в который
в качестве сопротивления надо подставить индуктивное сопротивление катушки:
XПосмотрим теперь, что получится, если к пластинам конденсатора приложить переменное напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону simt. Через конденсатор потечет переменный ток, вызванный тем, что пластины конденсатора должны будут перезаряжаться столько раз в секунду, сколько раз ток изменяет свое направление. Заряд на пластинах прямо пропорционален приложенному напряжению (q = CU), а ток пропорционален скорости изменения заряда (I = dq/dt).
Таким образом, ток через конденсатор также реактивный, но опережает напряжение на 90°. Ток пропорционален частоте, следовательно, емкостное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте: Хс = 1/jС = -j/С (емкостное сопротивление).
Зависимости реактивных сопротивлений от частоты показаны на рис. 6,а. В реальных электрических цепях встречаются как реактивные, индуктивные и емкостные, так и активные сопротивления. Вместе они образуют комплексные, или полные сопротивления, обозначаемые буквой Z и математически представляющие собой комплексные числа, содержащие действительную R и мнимую X части: Z = R + jX
Рис. 6
Как складываются активные сопротивления при последовательном и параллельном
соединении, мы уже изучали (рис.
Будет очень полезно, если вы немного потренируетесь и попробуете написать полное сопротивление цепей, содержащих различным образом включенные катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы (рис. 6, б-д). Очень скоро вы убедитесь, что одно и то же полное сопротивление на одной, заданной частоте могут иметь цепи, выполненные по-разному, и это открывает возможность их преобразования.
Например, цепь из последовательно соединенных резистора и конденсатора можно заменить цепью, где те же элементы включены параллельно, но, разумеется, номиналы у них будут другими. Также легко убедиться, что при последовательном соединении двух катушек их индуктивности складываются, а вот емкости складываются при параллельном соединении конденсаторов.
Радио, 1998
Полное сопротивление катушки вблизи трещины
. 1984 г., январь-февраль; 89(1):47-54. doi: 10.6028/jres.089.005.Арнольд Х Кан 1
принадлежность
- 1 Национальное бюро стандартов, Вашингтон, округ Колумбия 20234.
- PMID: 34566118
- PMCID: PMC6768177
- DOI: 10.6028/джрез.089.005
Арнольд Х Кан.
J Res Natl Bur Stand (1977).
1984 янв.-фев.
Автор
Арнольд Х Кан 1
принадлежность
- 1 Национальное бюро стандартов, Вашингтон, округ Колумбия 20234.
- PMID: 34566118
- PMCID: PMC6768177
- DOI: 10.6028/джрез.089.005
Абстрактный
Представлены расчеты импеданса катушки при ее перемещении вблизи V-образной трещины на поверхности металлической плиты.
Катушка моделируется как пара параллельных проводов, ориентированных параллельно трещине, по которым текут равные и противоположные токи. Неоднородные электромагнитные поля в воздухе над плитой и в металле определяются методом граничного интегрального уравнения (ГИЕ). Этот подход приводит к паре связанных интегральных уравнений для тангенциальных составляющих векторов электрического и магнитного полей на поверхности пластины, содержащей трещину. Решения, полученные стандартными методами дискретизации, справедливы для произвольного отношения размеров трещины или клубка к глубине скин-слоя. Приведены иллюстрации распределения вектора Пойнтинга по поверхности металла, в том числе по берегам трещин. График комплексного импеданса представлен в виде развертки катушки поперек трещины.
Ключевые слова: граничные интегральные уравнения; обнаружение трещин; вихревые токи; электромагнитный неразрушающий контроль; неразрушающая оценка.
Цифры
Рисунок 1–
Конфигурация модели и параметров…
Рисунок 1–
Конфигурация модели и параметры для расчета сигнала импеданса из-за…
Рисунок 1-Конфигурация модели и параметры для расчета сигнала импеданса из-за трещины.
Рисунок 2–
Функция Triple Pulse Hat F б/у…
Рисунок 2–
Трехимпульсная шляпная функция F , используемая в численных расчетах. На иллюстрации показан…
Фигура 2- Трехимпульсная шляпная функция F , используемая в численных расчетах.
На рисунке показана функция F ( S – S n ). Пунктирная линия — это обычная треугольная шляпная функция.
Рисунок 3–
Вектор Пойнтинга на поверхности…
Рисунок 3–
Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты при отсутствии…
Рисунок 3–Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты при отсутствии трещины. Координата x проходит по плоской поверхности металла. Расстояния указаны в единицах толщины скин-слоя, а вектор Пойнтинга — в единицах µ 0 ω10 −3 . Возбуждающие провода расположены на ±0,5 δ и на высоте 0,5 δ.
Рисунок 4–
Вектор Пойнтинга на поверхности…
Рисунок 4–
Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты с трещиной.
В…
Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты с трещиной. Координата S проходит по сторонам трещины, которая показана раскрытой на правом рисунке. Заштрихованная полоса указывает на расположение трещины V-образной канавки. Боковое расстояние между катушкой и трещиной, P, , составляет 2,0 δ, а полураскрытие, F, , составляет 0,25 δ. Все остальные параметры как на рисунке 3.
Рисунок 5–
Вектор Пойнтинга на поверхности…
Рисунок 5–
Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты с трещиной. В…
Рисунок 5– Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты с трещиной. Боковое расстояние между витком и трещиной 90×101 P, 90×102 имеет значение 0,80 δ; все остальные параметры как на рис.
4.
Рисунок 6–
Вектор Пойнтинга на поверхности…
Рисунок 6–
Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты с трещиной. В…
Рисунок 6–Вектор Пойнтинга на поверхности металлической плиты с трещиной. Боковое расстояние между витком и трещиной, P, имеет значение 0,0 δ; все остальные параметры как на рисунке 4.
Рисунок 7–
Сюжеты фазы и…
Рисунок 7–
Графики фазы и амплитуды сигнала импеданса трещины как…
Рисунок 7– Графики фазы и величины сигнала импеданса трещины в зависимости от бокового смещения центра катушки относительно трещины.
Параметры как на рисунке 4.
См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC
Похожие статьи
- Обратная задача неразрушающего контроля с использованием матричных вихретоковых датчиков.
Зауи А., Менана Х., Фелиаки М., Бертиау Г. Зауи А. и др. Датчики (Базель). 2010;10(9):8696-704. дои: 10.3390/s100908696. Epub 2010 20 сентября. Датчики (Базель). 2010. PMID: 22163680 Бесплатная статья ЧВК.
- Фундаментальные решения и методы двойных граничных элементов для разрушения в плоской упругости Коссера.
Атрощенко Е, Бордас С.П. Атрощенко Е и соавт. Proc Math Phys Eng Sci. 2015 8 июля; 471 (2179): 20150216. doi: 10.1098/rspa.2015.0216. Proc Math Phys Eng Sci. 2015. PMID: 26345089 Бесплатная статья ЧВК.
- Численный анализ связанных схем вихревых токов в открытой системе МРТ.
Акрам М.С., Терада Ю., Кейитиро И., Косе К. Акрам М.С. и др. Джей Магн Резон. 2014 авг; 245:1-11. doi: 10.1016/j.jmr.2014.05.001. Эпаб 2014 21 мая. Джей Магн Резон. 2014. PMID: 24908640
- Оптимизация катушки RF: оценка однородности поля B1 с использованием гистограмм поля и расчетов методом конечных элементов.
Ли С, Ян QX, Смит МБ. Ли С и др. Магнитно-резонансная томография. 1994;12(7):1079-87. doi: 10.1016/0730-725x(94)91240-w. Магнитно-резонансная томография. 1994. PMID: 7997095
- Неразрушающие методы, основанные на вихретоковом контроле.
Гарсия-Мартин Х.
, Гомес-Хиль Х., Васкес-Санчес Э.
Гарсия-Мартин Дж. и др.
Датчики (Базель). 2011;11(3):2525-65. дои: 10.3390/s110302525. Epub 2011 28 февраля.
Датчики (Базель). 2011.
PMID: 22163754
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.
, Гомес-Хиль Х., Васкес-Санчес Э.
Гарсия-Мартин Дж. и др.
Датчики (Базель). 2011;11(3):2525-65. дои: 10.3390/s110302525. Epub 2011 28 февраля.
Датчики (Базель). 2011.
PMID: 22163754
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.Посмотреть все похожие статьи
Сопротивление блокировки громкоговорителя: метод конечных элементов Magnetics
Полное сопротивление блокировки громкоговорителя
Дэвид Микер[email protected]
01 ноября 2015 г.
Введение
900 02 Начиная с тестовой сборки FEMM от 25 октября 2015 г., программа имеет возможность выполнять инкрементальные линеаризованные решения переменного тока относительно рабочей точки постоянного тока. Одним из основных применений этой новой функции является помощь в анализе громкоговорителей, где катушка создает небольшое магнитное поле поверх поля постоянного тока, создаваемого постоянным магнитом громкоговорителя.
Определение «заблокированного импеданса» [1] привода звуковой катушки является ключевой частью понимания его частотно-зависимого поведения. Цель этой страницы — описать, как FEMM можно использовать для анализа драйвера громкоговорителя с заблокированным импедансом. С помощью FEMM эффекты вихревых токов и/или короткозамыкающих колец могут быть включены в модель слабого сигнала.
Пример геометрии громкоговорителя
Подробный пример геометрии сабвуфера SSF-082 описан в [2]. После публикации [2] сабвуфер теперь производится Lavoce Italiana, и доступно техническое описание громкоговорителя с параметрами Тиле/Смолл. Рисунки 1 и 2 взяты из [2], показывая геометрию прототипа вуфера «SSF-082». Синие области на рис. 1 обозначают участки, которые можно использовать для замыкания колец.Рис. 1: Геометрия низкочастотного динамика SSF-082 из [2].
Рис. 2: Фрагмент геометрии звуковой катушки низкочастотного динамика SSF-082 из [2].
В диссертации утверждается, что материал магнита — феррит Y30.
Здесь магнит моделируется с использованием определения «Ceramic 5» из библиотеки материалов FEMM, материала, эквивалентного Y30. Определение FEMM для керамики 5 по существу совпадает с кривой 20 o C, показанной на рисунке 3 ниже.
Рисунок 3: Кривые размагничивания для магнитного материала Ceramic 5 / Y30.
Магнитопровод указан в [2] как «низкоуглеродистая сталь». Модель стали 1018 из библиотеки материалов FEMM была выбрана в качестве конкретного и репрезентативного сорта низкоуглеродистой стали для целей этого примера. Кривая B-H аналогична изображенной в [2], а проводимость 5,8 МС/м такая же, как и в [2]. Однако модель FEMM также предполагает, что низкоуглеродистая сталь имеет значительный гистерезис. Угол гистерезиса 20 0 определен в FEMM для учета эффектов этого гистерезиса в сочетании с вихревыми токами.
Материал провода, указанный в [2], представляет собой магнитный провод 25 AWG, 15% плакированный медью алюминий (CCA) с одинарной изоляцией.
Новые сборки FEMM имеют типы проводов CCA 10% и 15%, что позволяет рассчитывать потери близости и скин-эффекта в обмотках объемного CCA. Проводимость этого материала должна быть указана как средняя проводимость при интересующей температуре. В частности, при 20°C средняя проводимость проволоки с 15%-ным углеродным волокном составляет (0,15*58 МС/м + 0,85*35,09 МС/м) = 38,5265 МС/м. (Обратите внимание, что при получении характеристик типа проволоки CCA предполагалась проводимость 60,5% IACS для алюминия).
Руководство по моделированию
Создание сетки Поскольку целью настоящей задачи является определение импеданса переменного тока, необходимо руководство по выбору размера сетки для железных деталей, подвергающихся воздействию вихревых токов. Чтобы обеспечить это руководство, необходимо сначала рассчитать глубину скин-слоя. Для определения глубины скин-слоя необходимо знать магнитную проницаемость железа (\(\mu_r\)) и электропроводность (\(\omega\)). Затем глубину скин-слоя \(\delta\) можно рассчитать с помощью: 9{-7}\) Гн/м), а \(\omega\) — частота в радианах/секунду.
Многие громкоговорители изготавливаются из низкоуглеродистой стали для прохождения потока. Низкоуглеродистая сталь обычно имеет максимальную относительную проницаемость порядка 1000. Однако максимальная проницаемость, как правило, достигается при довольно низкой плотности потока — относительная проницаемость 500, вероятно, более характерна для средней проницаемости.
Типичная проводимость низкоуглеродистой стали при комнатной температуре составляет ранее предполагаемую величину 5,8 МС/м (такая же, как проводимость 10 % по IACS).
При проблемах со звуком обычно интересуют частоты от 20 до 20 000 Гц. Предельным случаем для выбора размера сетки является 20 кГц. Для указанных выше свойств материала толщина скин-слоя на частоте 20 кГц составляет 0,066 мм.
Для точного расчета импеданса переменного тока должно быть несколько элементов по толщине области глубины скин-слоя. Чтобы получить адекватную сетку, размер ячейки 0,0125 мм может быть определен на поверхности всех деталей из низкоуглеродистой стали.
Моделирование катушки
Для удобства перемещения звуковой катушки предлагается пометить все элементы звуковой катушки как члены группы 1. Достаточно смоделировать катушку как «объемную» область намотки, в которой не моделируется каждый виток. Модель магнитной проволоки в FEMM автоматически включает потери от близости и скин-эффекта.
Анализ
Сценарий анализа был создан для анализа кривой BL динамика и частотно-зависимой индуктивности звуковой катушки при различных смещениях. Обе версии скрипта для Mathematica и Matlab доступны ниже в разделе «Файлы» вместе с моделью громкоговорителя .FEM. Скрипт сохраняет DC и AC версии динамика. При каждом смещении версия постоянного тока анализируется, чтобы получить рабочую точку постоянного тока. Затем выполняется ряд прогонов переменного тока, чтобы получить частотную зависимость возмущений относительно рабочей точки постоянного тока. Чтобы получить достаточно высокую плотность сетки для точного разрешения эффектов вихревых токов в верхней части звукового спектра, потребовалась сетка из почти 200 000 узлов.
В одном тесте решение каждой итерации переменного тока занимает около минуты, при этом весь набор смещений и частот требует около 2 часов. Время решения может быть значительно сокращено за счет меньшего количества точек на десятилетие частоты; учитывая меньший частотный диапазон (Здесь рассматривался частотный диапазон 1 Гц-10 кГц, но 10 Гц-1 кГц больше соответствует рабочему диапазону низкочастотного динамика. При максимальной частоте 1 кГц будет достаточно грубой поверхностной сетки 0,04.)
Кривая BL, рассчитанная с помощью FEMM, показана на рисунке 4. Этот результат практически идентичен рассчитанной кривой, показанной на рисунке 3.20 в [2].
Рис. 4: График рассчитанной кривой Bl для громкоговорителя SSF-082.
Кривые зависимости импеданса и индуктивности от частоты при различных положениях катушки показаны на рисунках 5 и 6. На рисунке 7 альтернативно показана индуктивность, разбитая на эффективную индуктивность с действительным знаком (L eff ) и эффективное активное сопротивление (R эфф ).
Эти графики показывают, что существует значительная зависимость этих величин от положения, даже несмотря на то, что единственным механизмом частотной зависимости являются вихревые токи в низкоуглеродистой стали (в настоящем примере не моделируются замыкающие кольца). Эта зависимость от положения, в конечном счете, способствует искажению выходного сигнала громкоговорителя.
Рис. 5: Импеданс заблокированной катушки в зависимости от частоты при различных смещениях катушки.
Рис. 6. Индуктивность заблокированной катушки в зависимости от частоты при различных смещениях катушки.
Рис. 7. Заблокированная катушка L eff и R eff в зависимости от частоты при различных смещениях катушки.
Выводы
Смысл этого примера в том, чтобы просто показать, как можно рассчитать импеданс в зависимости от частоты и положения, используя новую инкрементальную формулу переменного тока, которая теперь включена в FEMM. Эта формулировка оценивает отклик переменного тока относительно рабочей точки постоянного тока, здесь установленной постоянным магнитом.
