考虑夹紧力下铁心环形试样磁特性测量装置及其测量方法与流程

1.本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种考虑夹紧力下铁心环形试样磁特性测量装置及其测量方法。


背景技术：

2.铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁芯和绕在其上的线圈组成完整的电磁感应系统。配电变压器若采用三角立体卷绕结构制作，能够降低材料成本，具有竞争优势，当铁心装配加紧时，预紧力大小不同时，铁心受应力的影响，损耗和噪音也会相应发生变化。研究夹紧力下铁心环形试样的磁特性已成必要，传统的应变片测试方法在施加较小应力下不适用。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：根据实际工程中的测试需要，提供了一种组装方便、夹持稳定的施加夹紧力下环形试样磁特性的测量装置及其测量方法。
4.考虑夹紧力下铁心环形试样磁特性测量装置，包括上夹板和下夹板，所述的上夹板和下夹板上分别设有多个垫块，多个垫块围绕成环形，垫块之间的缝隙缠绕有线圈，测试环样套在所述的垫块外；
5.所述的上夹板和下夹板的四角和中心对应的开设有通孔，上下对应的通孔通过弹性连接螺杆连接；
6.所述的弹性螺杆包括设在上夹板通孔内的上螺杆，上螺杆的上半部位于上夹板的上方，上螺杆的上半部自上到下依次设有上螺母、量程垫片、垫片、上垫片；量程垫片压在垫片的上顶面；上螺杆的下半部位于上夹板的下方，并且开设有挂孔；
7.所述的弹性螺杆还包括设在下夹板通孔内的下螺杆，下螺杆的上半部位于下夹板的上方，并且开设有挂孔；下螺杆的下半部位于下夹板的下方，下螺杆的下半部自上到下依次设有下垫片、下螺母；
8.所述的弹性螺杆还包括弹簧，弹簧的上下端分别与上螺杆的挂孔、下螺杆的挂孔连接。
9.所述弹簧应具有一定的刚度，避免多次试验造成疲劳使得施加夹力变小。
10.量程垫片穿过上螺杆并用液态胶固定，以来测量弹簧的伸长量，此处命名为量程垫片。
11.所述弹簧施力方法为：垫片放置于上螺杆外侧，垫片底部用双面胶带固定于上夹板上，量程垫片穿过上螺杆压在垫片上部，上螺母安装到上螺杆，用扳手旋转上螺母使得弹簧伸长产生形变，以达到对测试环样施加加紧力的目的。
12.根据施加应力大小计算弹簧刚度，设计垫块长度。
13.施加应力范围分为十个阶段，测量开始时量程垫片紧贴上夹板，使得弹簧初试状态不受力。
14.为使垫片可以穿过上螺杆并固定在量程垫片下，垫片应事先剪掉90
°‑
110
°
大小区域，角度尽可能的大以防止施加应力过大时圆环断裂。
15.每次测量后旋转上螺母使得弹簧伸长，并在底部添加一片垫片，直至施加最大应力测量结束为止。
16.为防止旋转上螺母时产生的扭矩改变了弹簧的应变，在上螺杆上涂抹润滑油。
17.考虑夹紧力下铁心环形试样磁特性测量方法，包括以下步骤：
18.首先旋转上螺母，抬起量程垫片，在量程垫片下面放置垫片，实验时旋转上螺母使得弹簧受拉，弹簧伸长导致量程垫片抬起，此时在下面垫上垫片，再反向旋转上螺母使量程垫片落下，当明显感到卸力时，取下垫片，改孔位操作完成，以此操作余下四孔，同样方法继续施加夹紧力，直到实验结束；
19.通过垫片的抬起来反应弹簧的伸长量，根据公式算得伸长量与施加压力的关系。
20.本发明在施加较小应力时有更好的实验效果，提高了实验精度。
附图说明
21.图1为本发明结构示意图；
22.图2为本发明弹性螺杆结构示意图。
具体实施方式
23.结合附图说明本发明的具体技术方案。
24.如图1所示，考虑夹紧力下铁心环形试样磁特性测量装置，包括上夹板1和下夹板2，所述的上夹板1和下夹板2上分别设有多个垫块4，多个垫块4围绕成环形，垫块4上缠绕有线圈5，测试环样3套在所述的垫块4外；
25.所述的上夹板1和下夹板2的四角和中心对应的开设有通孔，上下对应的通孔通过弹性连接螺杆连接；
26.如图2所示，所述的弹性螺杆包括设在上夹板1通孔内的上螺杆6，上螺杆6的上半部位于上夹板1的上方，上螺杆6的上半部自上到下依次设有上螺母7、量程垫片8、垫片12、上垫片13；量程垫片8压在垫片12的上顶面；上螺杆6的下半部位于上夹板1的下方，并且开设有挂孔；
27.所述的弹性螺杆还包括设在下夹板2通孔内的下螺杆10，下螺杆10的上半部位于下夹板2的上方，并且开设有挂孔；下螺杆10的下半部位于下夹板2的下方，下螺杆10的下半部自上到下依次设有下垫片14、下螺母11；
28.所述的弹性螺杆还包括弹簧9，弹簧9的上下端分别与上螺杆6的挂孔、下螺杆10的挂孔连接。
29.上夹板1和下夹板2为亚克力材质长方形板，在四角和中心位置打通孔，大小约4-5mm；垫块4为内窄外宽亚克力块，长为7mm，宽为3mm，宽为1.5mm，线圈5的导线为1mm，0.1mm等长的铜线。
30.上螺杆6长度为4.5cm，直径3mm，在距离下端头3mm的一侧打1.5mm直径的孔，
31.首先将垫块4均匀的平铺于下夹板2上并呈圆环状，中心线对准圆环轴线，并用液态胶404固定；然后将测试环样3置于下夹板2上；将1mm铜线从垫片间的缝隙穿过，绕过环样
重复上述工作，注意入端和出端留出足够的余量以备后续测量使用，再将0.1mm铜线紧贴1mm铜线重复刚才的工作，同向绕线，避免导线偏移使得施加应力后导线受损；将上夹板1放置于上部，调整线圈使得其刚好置于垫块4间隙内；
32.将下螺母11安装在下螺杆10的下半部上，并用胶水固定，下螺杆10穿过下垫片14、下夹板2的通孔，上螺杆6穿过量程垫片8后在杆面涂上润滑油，弹簧9上下端分别与上螺杆6、下螺杆10的圆孔相连，旋转上螺母7使得弹簧9刚好不受力，量程垫片8与上螺杆6固定，称作量程垫片，在其他四个孔位重复上述工作；
33.初期工作完成后即可进行无夹紧力磁特性实验，施加夹紧力的方法如下：首先旋转上螺母7，抬起量程垫片8，在量程垫片8下面放置垫片12，实验时旋转上螺母7使得弹簧9受拉，弹簧9伸长导致量程垫片8抬起，此时在下面垫上垫片12，再反向旋转上螺母7使量程垫片8落下，当明显感到卸力时，取下垫片12，改孔位操作完成，以此操作余下四孔，同样方法继续施加夹紧力，直到实验结束。通过垫片12的抬起来反应弹簧9的伸长量，根据公式算得伸长量与施加压力的关系。
34.通过式：
35.u＝2πfnbs
36.来计算电压，其中：
37.f——额定频率，单位hz；
38.u——电压幅值，单位v；
39.b——磁通密度，单位t；
40.s——圆环试样截面面积，单位m2；
41.n——线圈绕数；
42.通过式：
43.hl＝ni
44.来计算电流，其中：
45.l——线圈磁路长度，单位m；
46.n——线圈匝数；
47.h——磁场强度,单位a/m；
48.弹簧设计方法如下所示：
49.弹簧刚度系数计算公式：
[0050][0051]
g——剪切弹性模量；
[0052]
d——线径；
[0053]
n——有效线圈数；
[0054]
d——弹簧中径；
[0055]
测量为每1mm伸长对应一个等级应力，量程垫片8抬起后在下面放置一片垫片12，垫片12剪开一个角度为90
°‑
135
°
的开口，紧接着反向旋转上螺母7。等感受不到力时说明量程垫片8已与垫片12贴合，施加应力过程结束，每个孔位操作过程相同。
[0056]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完
全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。