基于漏磁通补偿的构件杂散损耗的测量方法及测量装置

摘要

本发明涉及一种基于漏磁通补偿的构件杂散损耗的测量方法及测量装置，属于电磁测量技术领域。技术方案是将功率分析仪串联在激励线圈侧，并利用功率分析仪采集激励线圈上的电压信号，测量激励线圈的损耗；测量线圈损耗时，将被测结构件拿掉，测量电路中只连接激励线圈和补偿线圈；测量线圈和结构件总损耗时，将补偿线圈从被测区域移开，只测量激励线圈和被测结构件的总损耗。本发明的积极效果是：解决了线圈损耗和结构件损耗难以分离的问题，将补偿线圈放置在活动支架上，通过轮组件移动补偿线圈的位置，方便测量过程中补偿线圈位置调整；除被测结构件外，其它构件制作材料均为非铁磁材料，排除了试件之外铁磁材料对测量结果的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于漏磁通补偿的构件杂散损耗的测量方法及测量装置，属于电磁测量技术领域。

背景技术

目前，电磁装置结构件杂散损耗测量的技术难点在于将被试构件中的损耗从所测得的总损耗中分离，是由于被试构件从测量装置中移去后线圈漏磁场发生了变化。现有的杂散损耗测量方法，尚不能准确地将线圈损耗和结构件损耗分离。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于漏磁通补偿的构件杂散损耗的测量方法及测量装置，解决了线圈损耗和结构件损耗分离的问题。

本发明的技术方案为：

基于漏磁通补偿的构件杂散损耗的测量装置，包含激励线圈、补偿线圈、功率分析仪、变频电源、被测结构件，激励线圈与补偿线圈结构尺寸和匝数以及导线规格完全相同，被测结构件结构尺寸大于激励线圈结构尺寸1.5倍以上，激励线圈与补偿线圈中通入大小相等的电流，功率分析仪串联在激励线圈侧，变频电源同时给激励线圈和补偿线圈供电。

被测结构件结构尺寸是指该结构件的长和宽。激励线圈结构尺寸是指激励线圈的轴向长度和辐向宽度。

本发明设有底板、轨道、被测结构件支架、激励线圈支架、补偿线圈支架，激励线圈固定在底板上，底板上装有轨道、被测结构件支架和激励线圈支架，补偿线圈放置在补偿线圈支架上，补偿线圈支架放置在轨道上，激励线圈放置在激励线圈支架上，被测结构件放置在被测结构件支架上。

所说的轨道、补偿线圈支架和底板均为绝缘非铁磁材料。

激励线圈和补偿线圈均由两个结构尺寸完全相同的方线圈组成，绕线方式为连续式。

被测结构件支架上设有调节螺丝，用来调整被测结构件的高度。

补偿线圈的位置可以通过改变补偿线圈支架在轨道上的位置来调整。

轨道外侧装有定位标尺，用于补偿线圈调整位置。

激励线圈和补偿线圈之间的距离是激励线圈和被测结构件之间距离的两倍；本发明还设有支撑绝缘件和线圈骨架，激励线圈和补偿线圈中间用支撑绝缘件和线圈骨架支撑。

激励线圈支架、补偿线圈支架和被测结构件支架上均放置加强板，用于加固支架。

补偿线圈支架的底板下面装有轮组件，可以减小补偿线圈支架和轨道之间的摩擦力，方便移动补偿线圈；补偿线圈支架上，装有线圈撑条、绝缘垫块、挡板，用于固定线圈位置；补偿线圈支架上设有开孔，用于线圈散热。

基于漏磁通补偿的构件杂散损耗的测量方法，将功率分析仪串联在激励线圈侧，并利用功率分析仪采集激励线圈上的电压信号，测量激励线圈的损耗；测量线圈损耗时，将被测结构件拿掉，测量电路中只连接激励线圈和补偿线圈；测量线圈和结构件总损耗时，将补偿线圈从被测区域移开，只测量激励线圈和被测结构件的总损耗。

激励线圈和补偿线圈通过激励线圈支架和补偿线圈支架固定，激励线圈支架固定在底板上，补偿线圈支架下面装有轮组件，轮组件放置在轨道上；测量线圈损耗时，激励线圈和补偿线圈位置对称放置。

测量结构件损耗时，被测结构件距离激励线圈位置是激励线圈和补偿线圈之间距离的1/2，被测结构件位置通过调节螺丝调整。

更具体的步骤如下：

①首先进行空载测量，即测量电路中只有激励线圈和补偿线圈，调整补偿线圈的位置使其与激励线圈的位置呈对称结构；

②调节变频电源频率和电压幅值，直到功率分析仪显示测量所需的电流波形，记录此时激励线圈的有功功率P_n；

③移开补偿线圈，电路中只保留激励线圈，并将被测结构件放置于被测结构件支架上，调节变频电源的频率和电压，直到功率分析仪显示的电流波形和步骤②中显示的波形一致，记录此时系统的有功功率P_t；

④测结构件的损耗为P_s＝（P_t－P_n）；

⑤改变电源频率和电流幅值，重复上述步骤，得到不同频率，不同电流幅值作用下被测结构件的损耗。

本发明通过设置漏磁通补偿线圈使在被试构件移去前后的激励线圈漏磁场保持不变。先用激励线圈和补偿线圈测量线圈损耗（相当于空载），再用激励线圈和被测结构件测量总损耗（相当于负载），通过做差将线圈损耗和被测结构件损耗分离。

本发明的积极效果是：（1）本发明为将线圈损耗和结构件损耗分离，提出一种磁通补偿法，利用补偿线圈和结构件对激励线圈漏磁通影响相同的原理，分别测量线圈损耗和线圈加结构件总损耗，通过做差，得到结构件的损耗。解决了线圈损耗和结构件损耗难以分离的问题；（2）本发明将补偿线圈放置在活动支架上，通过轮组件移动补偿线圈的位置，方便测量过程中补偿线圈位置调整；（3）本发明将激励线圈和补偿线圈设计成方线圈，有利于计算软件对分析模型进行处理；（4）本发明除被测结构件外，其它构件制作材料均为非铁磁材料，排除了试件之外铁磁材料对测量结果的影响。

附图说明

图1为本发明原理示意图； 

图2为本发明结构示意图； 

图3为本发明补偿线圈活动支架结构示意图；

图中：1、被测结构件  2、激励线圈  3、补偿线圈  4、轨道  5、定位标尺  6、补偿线圈支架  7、支撑绝缘件  8、线圈骨架  9、底板  10、被测结构件支架  11、调节螺丝  12、补偿线圈支架底板  13、加强板  14、激励线圈支架  15、线圈撑条  16、轮组件  17、开孔  18、绝缘垫块  19、档板、20、变频电源  21、功率分析仪。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

参照附图1，通过变频电源电压，测量不同频率，不同电流幅值情况下，的线圈损耗和被测结构件的损耗。线圈损耗测量过程中激励线圈反相串联（或并联）、补偿线圈保持与激励线圈联结方式相同，并保证整个测试过程中所有线圈中电流大小始终相等。线圈和被测结构件总损耗测量过程中保持激励线圈的联结方式和电流频率及幅值与线圈损耗测量时一致。

具体的测量方法为：

①首先进行空载测量，即测量电路中只有激励线圈和补偿线圈，如图1（a）所示，调整补偿线圈的位置使其与激励线圈的位置呈对称结构；

②调节变频电源20频率和电压幅值，直到功率分析仪21显示测量所需的电流波形，记录此时激励线圈的有功功率P_n；

③移开补偿线圈，电路中只保留激励线圈，并将被测结构件放置于被测结构件支架上，如图1（b）所示，调节变频电源的频率和电压，直到功率分析仪显示的电流波形和步骤②中显示的波形一致，记录此时系统的有功功率P_t；

④被测结构件的损耗为P_s＝（P_t－P_n）；

⑤改变电源频率和电流幅值，重复上述步骤，得到不同频率，不同电流幅值作用下被测结构件的损耗。

参照附图1、2、3，基于漏磁通补偿的构件杂散损耗的测量装置，包含激励线圈2、补偿线圈3、功率分析仪21、变频电源20、被测结构件1，激励线圈与补偿线圈结构尺寸和匝数以及导线规格完全相同，被测结构件结构尺寸大于激励线圈结构尺寸1.5倍以上，激励线圈与补偿线圈中通入大小相等的电流，功率分析仪串联在激励线圈侧，变频电源同时给激励线圈和补偿线圈供电。

本发明设有底板9、轨道4、被测结构件支架10、激励线圈支架14、补偿线圈支架6，激励线圈固定在底板上，底板上装有轨道、被测结构件支架和激励线圈支架，补偿线圈放置在补偿线圈支架上，补偿线圈支架放置在轨道上，激励线圈放置在激励线圈支架上，被测结构件放置在被测结构件支架上。

所说的轨道、补偿线圈支架和底板均为绝缘非铁磁材料；激励线圈和补偿线圈均由两个结构尺寸完全相同的方线圈组成，绕线方式为连续式。

被测结构件支架上设有调节螺丝11，用来调整被测结构件的高度。

补偿线圈的位置可以通过改变补偿线圈支架在轨道上的位置来调整。

轨道外侧装有定位标尺5，用于补偿线圈调整位置。

激励线圈和补偿线圈之间的距离是激励线圈和被测结构件之间距离的两倍。本发明还设有支撑绝缘件7和线圈骨架8，激励线圈和补偿线圈中间用支撑绝缘件和线圈骨架支撑；固定线圈支架、补偿线圈支架和被测结构件支架上均放置加强板13，用于加固支架。

补偿线圈支架的底板下面装有轮组件16，可以减小补偿线圈支架和轨道之间的摩擦力，方便移动补偿线圈；补偿线圈支架上，装有线圈撑条15、绝缘垫块18、挡板19，用于固定线圈位置；补偿线圈支架上设有开孔17，用于线圈散热。

用尼龙板制成底板9；用尼龙制成激励线圈支架14和活动线圈支架6，支架上放置线圈撑条15和绝缘垫块18；活动线圈支架6下面安装轮组件16，并将其放置在轨道4上，轨道4外侧放置定位标尺5；将激励线圈2和补偿线圈3分别放置在激励线圈支架14和活动线圈支架6上，活动支架6上放置挡板19，激励线圈内用绝缘支撑件7和线圈骨架8支撑，将被测结构件1放置在被测结构件支架10上，调整调节螺丝11的位置使被测结构件水平，用尼龙板制成加强板13将10加固。