Определение топографии магнитного поля и локализация области низкой магнитной проницаемости для решения задач контроля листов электротехнической стали

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 317. 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОПОГРАФИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ ОБЛАСТИ НИЗКОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КОНТРОЛЯ ЛИСТОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ
Шайхутдинов Д. В. 1, Горбатенко Н. И. 1, Гречихин В. В. 1
1 Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова,
Новочеркасск, Россия (436 428, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132), e-mail: iimt-srstu@mail. ru_
При производстве электромагнитных изделий важной технологической операцией является входной контроль используемых листов электротехнической стали. Проблемой при этом является не только несоответствие всего листа паспортным магнитным характеристикам, но и дефекты отдельных его участков. С целью обнаружения участков листа, имеющих значительные отличия магнитной проницаемости, разработан оригинальный подход. Основой данного подхода является анализ результатов измерений магнитного потока в различных участках, создаваемого прикладываемым к испытуемому листу П-образным источником магнитного поля, например постоянным магнитом. Проведены исследования разработанного метода на трехмерной модели. Расчет параметров магнитного поля модели выполнялся с помощью метода конечных элементов. Результат исследований показал работоспособность разработанного подхода. Предложенный подход повышает производительность и достоверность операций контроля по сравнению с известными способами испытания листовой электротехнической стали.
Ключевые слова: магнитные характеристики, электромагниты, измерение, приборы
DETERMINATION OF THE TOPOGRAPHY OF MAGNETIC FIELD AND LOCALIZATION OF THE LOW-PERMEABILITY REGION FOR ELECTRICAL STEEL SHEET TEST
Shaykhutdinov D.V. 1, Gorbatenko N.I. 1, Grechikhin V.V. 1
1 Platov South-Russian State Polytechnical University (NPI), Novocherkassk, Russia (436 428, Novocherkassk, st.
Prosvjashenija, 132), e-mail: iimt-srstu@mail. ru_
In the production of electromagnetic devices an important technological phase is the incoming inspection of electrical steel sheets. The problem in this case is not only the mismatching of real magnetic characteristics of sheets and their passport data, but defects of its individual parts. In order to detect areas of the sheet, with significant differences between the magnetic permeability, it developed an original approach. The basis of this approach is the analysis of the measurement results of the magnetic flux in different areas created applied to the examinee sheet U-shaped magnetic field source, for example a permanent magnet. The research method was checked by using three-dimensional model. Calculation of the parameters of the magnetic field model was performed using the finite element method. The results showed efficiency of the developed approach. Proposed approach increases the performance and reliability of the testing operations in comparison with known test
methods electrical steel sheet. _
Keywords: magnetic characteristics, electromagnets, measuring, instruments
Эффективность использования электротехнических сталей в устройствах, основанных на электромагнитном взаимодействии, определяется их наиболее информативными магнитными параметрами. Для испытания электротехнических сталей используются специальные устройства измерения и контроля, которые различаются типами объектов испытаний, принципом действия, способами исполнения, спектром контролируемых параметров, производительности и точности измерений и т. п.
На первом этапе производства электротехнических изделий [7,9,10], материал для
изготовления магнитопроводов обычно поступает в виде листов. Именно магнитные свойства листов определяют как эксплуатационные параметры конечных изделий, так и режимы работы технологического оборудования, задействованного в системе производства. Для определения магнитных характеристик на целых листах и в движущейся ленте существует несколько аппаратов, отличающихся между собой принципом организации магнитной цепи (разомкнутая и замкнутая магнитные цепи) [2, 3]. Примерами устройств, основанных на данных подходах, являются установки У-5021П и У-5021ПМ, предназначенные для измерения интегральных магнитных свойств. Однако, при таких испытаниях наличие малой, по сравнению с габаритами всего листа, дефективной области может быть нивелировано высокими магнитными свойствами остальной части листа. В этом случае неизбежен брак выпускаемых электротехнических изделий.
Существует ряд устройств, основанных на первичных преобразователях накладного принципа действия [4, 5, 6, 8, 11]. Основным недостатком таких устройств является низкая производительность операций контроля при испытаниях больших по площади объектов -листов электротехнической стали.
Таким образом, актуальной задачей является разработка подходов, обеспечивающих локализацию дефектных областей листов электротехнической стали.
Цель работы: разработка подходов к выявлению и локализации областей листов электротехнической стали с ухудшенными магнитными свойствами.
Материал и методы исследований: элементы теории магнитного поля, методы теории планирования эксперимента, теории измерений, математического моделирования с использованием лицензированных пакетов прикладных программ GMSH, Octave.
Результаты и обсуждение
Одним из основных параметров, определяющим качество электротехнической стали, является относительная магнитная проницаемость ц [1]:
B
m =-,
m оH
где B — магнитная индукция, Ц0 — магнитная постоянная вакуума, H — напряженность магнитного поля. В общем случае магнитная проницаемость ц различна для каждой точки материала.
Для решения задачи дефектоскопии листов электротехнической стали рассмотрим магнитную систему, представленную на рисунке 1. Данная магнитная система состоит из источника магнитного поля (рис. 1, 1, материал — AlNiCo, коэрцитивная сила — 120 кА/м), концентраторов магнитного поля (рис. 1, 2, материал — магнитомягкий типа АРМКО, магнитная проницаемость ц=4000), испытуемого образца из листовой электротехнической
стали (рис. 1, 3), сенсоров магнитного поля (рис. 1, 5, например, датчики Холла). Решение задачи локализации области листа электротехнической стали с ухудшенными магнитными свойствами (рис. 1, 4) предполагает обнаружение и определение положения частей образца,
1 — источник магнитного поля, 2 — концентратор магнитного поля, 3 — испытуемый лист электротехнической стали, 4 — пример расположения области дефекта, 5 — позиции
сенсоров магнитного поля
Для решения поставленной задачи предлагается обобщенный подход, заключающийся в приложении испытуемого образца (рис. 1, 3) к полюсам концентраторов магнитного поля (рис. 1, 2), фиксации показаний сенсоров магнитного поля (рис. 1, 5), повороту образца на угол 90°, повторной фиксации показаний сенсоров магнитного поля. В результате будут получены четыре матрицы-вектора значений:
— A — вектор значений магнитного поля [а1, …, an], определенных с помощью сенсоров, установленных на первом (условно) концентраторе магнитного поля, при испытании в первом (условно) направлении-
— B — вектор значений магнитного поля [?1, …, Ьп], определенных с помощью сенсоров, установленных на втором (условно) концентраторе магнитного поля, при испытании в первом (условно) направлении намагничивания-
— С — вектор значений магнитного поля [с1, …, сп], определенных с помощью сенсоров, установленных на первом (условно) концентраторе магнитного поля, при испытании во втором (условно) направлении намагничивания-,
— D — вектор значений магнитного поля1, …, ^п], определенных с помощью сенсоров, установленных на втором (условно) концентраторе магнитного поля, при испытании во втором (условно) направлении намагничивания.
Каждый из сформированных векторов будет иметь п значений, соответствующих
количеству сенсоров магнитного поля на полюсе одного концентратора магнитного поля.
На первом этапе обработки измерительной информации составляются новые 4 матрицы, каждая из которых имеет размерность n*n:
— матрица L составляется из элементов lj = max (a--, cj), причем i=1. n, j=1. n-
— матрица F составляется из элементов fj = max (& amp---, dj), причем i=1. n, j=1. n-
— матрица G составляется из элементов gj = max (ai, dj), причем i=1. n,

Статистика по статье
  • 22
    читатели
  • 6
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц. сети

Ключевые слова
  • ПРИБОРЫ,
  • ИЗМЕРЕНИЕ,
  • ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ,
  • МАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ,
  • MEASURING,
  • ELECTROMAGNETS,
  • MAGNETIC CHARACTERISTICS,
  • INSTRUMENTS

Аннотация
научной статьи
по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы & mdash- ШАЙХУТДИНОВ Д.В., ГОРБАТЕНКО Н.И., ГРЕЧИХИН В.В.

При производстве электромагнитных изделий важной технологической операцией является входной контроль используемых листов электротехнической стали. Проблемой при этом является не только несоответствие всего листа паспортным магнитным характеристикам, но и дефекты отдельных его участков. С целью обнаружения участков листа, имеющих значительные отличия магнитной проницаемости, разработан оригинальный подход. Основой данного подхода является анализ результатов измерений магнитного потока в различных участках, создаваемого прикладываемым к испытуемому листу П-образным источником магнитного поля, например постоянным магнитом. Проведены исследования разработанного метода на трехмерной модели. Расчет параметров магнитного поля модели выполнялся с помощью метода конечных элементов. Результат исследований показал работоспособность разработанного подхода. Предложенный подход повышает производительность и достоверность операций контроля по сравнению с известными способами испытания листовой электротехнической стали.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой