Вимірювач питомої електропровідності

Реферат: Вимірювач питомої електропровідності містить джерело змінного струму, вимірювальні прилади, регулятор та випрямляч струму. Вимірювач додатково містить трансформатор, одна з обмоток якого через регулятор струму у вигляді лампового реостату приєднана до джерела перемінного струму, а друга обмотка трансформатора через селеновий випрямляч струму та вимірювальний шунт з'єднана з дослідним зразком, при цьому з'єднувальні проводи виконані з міді. UA 107151 U (12) UA 107151 U UA 107151 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі вимірювальної техніки і може бути використана для дослідження, покращення теплових та електричних властивостей сплавів, діелектричних властивостей електроізолюючих матеріалів, властивостей пористих металевих виробів та оцінки змін структури матеріалу. Відомий вимірювач питомої електропровідності [патент України № 97304, G01N 27/90, 2006], що базується на залежності фазового кута сигналу вихрострумового перетворювача від питомої електропровідності. Складається з вихрострумового перетворювача, генератора, фазообертача, попереднього підсилювача, фазочутливої схеми, схеми лінеаризації, масштабувальної схеми, аналого-цифрового перетворювача і цифрового індикатора. Недоліками відомого пристрою є лімітована глибина контролю, точкове вимірювання електропровідності, неможливість коректного вимірювання електропровідності пористих металевих матеріалів через деформацію електромагнітного поля вихрових токів газоподібною речовиною, котра знаходиться в порах. Найбільш близьким за сукупністю ознак до вимірювача, що заявляється є вимірювач [Аникин А.И., Фролова Л.Н. Электрическое сопротивление металлов: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2.1.7. - Архангельск: Изд-во АГТУ. 1989. - 12 с.], призначений для вимірювання опору провідників. Складається з корпусу, метричної шкали, кронштейнів, металевих дротів, джерела перемінного струму, міліамперметру, мілівольтметру, регулятору струму та випрямляючого пристрою. Недоліками відомого пристрою є мала метрична шкала, котра не дозволяє досліджувати об'єкти великих розмірів та низька сила струму. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки вимірювача питомої електропровідності, в якому за рахунок використання трансформатора та лампового реостату забезпечується сила струму понад 100 А, ступеневе регулювання сили струму, вимірювання електричної провідності пористих металевих матеріалів та підвищення точності вимірювань. Для вирішення поставленої задачі у вимірювачі питомої електропровідності, що містить джерело змінного струму, вимірювальні прилади, регулятор та випрямляч струму, згідно з корисною моделлю який відрізняється тим, що він додатково містить трансформатор, одна обмоток якого через регулятор струму у вигляді лампового реостату приєднана до джерела перемінного струму, а друга обмотка трансформатора через селеновий випрямляч струму та вимірювальний шунт з'єднана з дослідним зразком, при цьому з'єднувальні проводи виконані з міді. Запропонований вимірювач представлено на кресленні. Він складається з джерела змінного струму 1, котрий через ламповий реостат 2 приєднано до однієї з обмоток трансформатора 3. Друга обмотка трансформатора 3 через селеновий випрямляч струму 4 приєднана до вимірювального шунта 5, який з'єднано з міліамперметром 6. Експериментальний зразок 7 з однієї сторони приєднано до шунта, а з іншої до другої обмотки трансформатора. Мілівольтметр 8 паралельно з'єднується зі зразком. Шунт використано через те, що міліамперметр вимірює силу струму лише до 5А. Селеновий випрямляч струму використовується для отримання постійної напруги. Мідні проводи використані через їх низький електричний опір та пластичність, що суттєво впливає на електричний опір системи в цілому та під час постійної зміни зразків, забезпечує цілісність проводів у місцях зламу. Ступеневе регулювання сили струму ламповим реостатом досягається за рахунок шести автоматів, кожний з яких відповідає за ввімкнення або вимкнення одного з опорів, якими у даному випадку є лампи розжарювання. Вимірювач працює наступним чином. Після включення установки, по зразку проходить постійний струм. За допомогою мілівольтметра та міліамперметра, знімаються показники різниці потенціалів на зразку та сили струму. Після того як отримано силу струму та різницю потенціалів розраховуються електричний опір зразка, питомий електричний опір зразка та питома електропровідність за наступними формулами: - питома електрична провідність 1 1 ,  ,  Ом  м де   - питомий електричний опір, Ом м ; - питомий електричний опір S   R  , Ом  м , l де R - експериментальний електричний опір зразка, Ом; 2 S - площа поперечного перетину зразка, м ; 1 UA 107151 U 5 10 15 20 l - довжина зразка, м; - експериментальний електричний опір зразка U R  , Oм I де U - різниця електричних потенціалів на кінцях зразка, В; I - сила струму, протікаю чого між кінцями зразка під дією різниці потенціалів, А. При розрахунку площі поперечного перетину пористих матеріалів необхідно враховувати, що речовина, котра знаходиться в порах, є невід'ємною частиною зразка. Запропоновану корисну модель було використано при дослідженні впливу розташування отворів на питому електропровідність пластини, зробленої з сталі AISI 304. Для перевірки точності виміряли питому електропровідність пластини без отворів та порівняли з теоретичними даними. Експериментальна питома електропровідність дорівнювала 1,375 М*См/м, теоретична дорівнювала 1,388 М*См/м. Така похибка виникла через те, що при розрахунку питомого електричного опору було враховано більш ніж два числа після коми, а саме експериментальний -7 -7 опір склав 7,27273*10 Ом/м, теоретичний опір - 7,2*10 Ом/м. Виходячи з отриманого результату можна вважати, що похибка є не суттєвою. Використання запропонованого вимірювача питомої електропровідності дозволяє з високою точністю отримувати коефіцієнти питомої електропровідності різноманітних металевих матеріалів, забезпечити поліпшення електричних та теплових властивостей пористих металевих матеріалів та збільшити кількість якісної продукції з необхідними споживачеві електричними та тепловими властивостями, може бути використаний в металургії, авіаційному будуванні, машинобудуванні, суднобудуванні, ракетобудуванні тощо ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Вимірювач питомої електропровідності, що містить джерело змінного струму, вимірювальні прилади, регулятор та випрямляч струму, який відрізняється тим, що він додатково містить трансформатор, одна з обмоток якого через регулятор струму у вигляді лампового реостату приєднана до джерела перемінного струму, а друга обмотка трансформатора через селеновий випрямляч струму та вимірювальний шунт з'єднана з дослідним зразком, при цьому з'єднувальні проводи виконані з міді. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2