应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持机构及夹持方法

1.本发明涉及电工钢片磁致伸缩测量技术领域，具体为一种应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持机构及夹持方法。


背景技术：

2.电工钢片是变压器叠片铁心的基本组成部分，实际运行中的变压器铁心工作在交变的磁场中，电工钢片的尺寸会随着磁场的变化周期性伸长或缩短，从而引发铁心的振动噪声，严重影响人们的生活。电工钢片通常会受到各种应力作用，不同应力下磁致伸缩特性具有较大差异。基于磁致伸缩一维测量系统，现在的测量方法，将被测试样插入测量线圈中的孔洞中，后端的紧固装置固定，由于试样厚度相比之前试样的厚度薄，传统的应力下磁致伸缩方法已不适用，施加应力后，被测试样片身会拱起，导致测量数据不准。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供一种应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持机构及夹持方法，避免被测试样片身拱起，提高测量准确性。
4.具体的技术方案为：
5.应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持机构，包括紧固装置；所述的紧固装置还包括上下对应设置的上铁轭、下铁轭，上铁轭、下铁轭之间放置被测试样，被测试样放置在下铁轭、垫板上，保持水平；薄亚克力板放置在被测试样上，在上铁轭与薄亚克力板之间还设有垫块和聚脂薄膜。
6.应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持方法，采用所述的夹持结构，将被测试样插入测量线圈中的孔洞中，另一端由后端的紧固装置固定，在被测试样的两端，被测试样上放置薄亚克力板，再将两块轻垫块放置于上铁轭与薄亚克力板之间，最后将聚酯薄膜插入垫块上以用来调整微小空隙；
7.上述过程保证施加压应力时被测试样不会因为受压而导致紧固装置与线圈之间的被测试样向上弓起；在被测试样下方放置垫块并且使得线圈、下铁轭上表面与垫块上表面共面，使得被测试样不会向下弓起。
附图说明
8.图1为测量装置整体结构示意图；
9.图2为本发明的夹持装置结构示意图；
10.图3为被测试样与薄亚克力板结构示意图；
11.图4为应力控制器图结构示意图；
12.图5a为改进前1.4t磁密下蝴蝶曲线；
13.图5b为改进后1.4t磁密下蝴蝶曲线；
14.图6a为改进前1.7t磁密下蝴蝶曲线；
15.图6b为改进后1.7t磁密下蝴蝶曲线。
具体实施方式
16.结合附图说明本发明的具体技术方案。
17.如图1所示，应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量装置，包括安装在防震装置7上的应力控制器1、激光头2、施力器3、紧固装置4。
18.应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持机构，包括紧固装置4；所述的紧固装置4还包括上下对应设置的上铁轭5、下铁轭6，上铁轭5、下铁轭6之间放置被测试样12，被测试样12放置在下铁轭6、垫板11上，保持水平；薄亚克力板13放置在被测试样12上，在上铁轭5与薄亚克力板13之间还设有垫块8和聚脂薄膜9。
19.应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持方法，采用权利要求1所述的夹持结构，将被测试样12插入测量线圈中的孔洞中，另一端由后端的紧固装置4固定，在被测试样12的两端，被测试样12上放置薄亚克力板13，再将两块轻垫块8放置于上铁轭5与薄亚克力板13之间，最后将聚酯薄膜9插入垫块8上以用来调整微小空隙；
20.上述过程保证施加压应力时被测试样12不会因为受压而导致紧固装置4与线圈之间的被测试样12向上弓起；在被测试样12下方放置垫块11并且使得线圈、下铁轭6上表面与垫块11上表面共面，使得被测试样12不会向下弓起。
21.实验开始前应将防震装置7充气，以隔绝外来振动的干扰，首先拉起右侧紧固装置4，将被测试样12插入线圈孔洞之中，再将薄亚克力板13插入线圈孔洞中，平铺于被测试样12上，薄亚克力板13一侧中间应预留孔位，以便后续粘贴反光片10，被测试样12与薄亚克力板13如图3所示，右侧紧固装置4夹紧被测试样12与薄亚克力板13作为固定端，反光片粘贴在被测试样12中间位置，再将局部测量装置按上述过程依次放置，打开应力控制器，按控制开关14将显示屏上应力置零，再将左侧紧固装置4夹紧，试样安装过程结束，然后调整激光头2的水平和垂直旋钮，使得激光打出和返回路径共线，紧接着便可进行压应力下磁致伸缩实验。
22.本次磁致伸缩实验为压应力下测量交变磁通密度下硅钢片的微应变，即材料长度的变化量δl与材料原长之比：
[0023][0024]
通过绕组线圈施加正弦磁场，进而测得正弦激励下的硅钢片磁特性：
[0025][0026]
其中n为初级绕组匝数；u为初级绕组电压；l为平均磁路长度；r为初级绕组电阻。
[0027]
再通过测量绕组的感应电压积分得到磁通密度：
[0028][0029]
其中：am为样片的截面积，n2为测量绕组线圈匝数。
[0030]
通过以上数学关系联系测量出磁致伸缩λ与磁通密度b的关系曲线，也即蝴蝶曲线。
[0031]
如图4为应力控制器图，实现开始前应将开关16打开，然后按14控制开关将显示屏17示数清零，再将拉压切换开关15切换到压，然后便可以旋转调节旋钮18施加压应力，顺时针为增加应力，逆时针为减小应力，施力器3与左侧紧固装置4为一个整体，施力器3随着应力的增大或减小进而向右或向左移动，进而对被测试样12产生压应力。
[0032]
改进方法前后测量结果对比：
[0033]
在施加2.5mpa压应力时测量了不同磁密下的蝴蝶曲线。
[0034]
非饱和磁密下改进前即无任何装置下测量的蝴蝶曲线不具备应有的对称性，且蝴蝶曲线的翅膀不具有相同的饱和度，改进后的蝴蝶曲线左右完全对称，具体图形如图5a和图5b所示。
[0035]
当施加饱和磁密进行测量时，改进前的蝴蝶曲线同样不对称，蝴蝶翅膀的两端开始向上伸展，产生畸变，改进后的蝴蝶曲线，两侧大致呈对称形状，且没有因为装置的施加导致应有的畸变消失，具体如图6a和图6b所示。


技术特征：
1.应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持机构，其特征在于，包括紧固装置(4)；所述的紧固装置(4)还包括上下对应设置的上铁轭(5)、下铁轭(6)，上铁轭(5)、下铁轭(6)之间放置被测试样(12)，被测试样(12)放置在下铁轭(6)、垫板(11)上，保持水平；薄亚克力板(13)放置在被测试样(12)上，在上铁轭(5)与薄亚克力板(13)之间还设有垫块(8)和聚脂薄膜(9)。2.应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持方法，其特征在于，采用权利要求1所述的夹持结构，将被测试样(12)插入测量线圈中的孔洞中，另一端由后端的紧固装置(4)固定，在被测试样(12)的两端，被测试样(12)上放置薄亚克力板(13)，再将两块轻垫块(8)放置于上铁轭(5)与薄亚克力板(13)之间，最后将聚酯薄膜(9)插入垫块(8)上以用来调整微小空隙，保证施加压应力时被测试样(12)不会因为受压而导致紧固装置(4)与线圈之间的被测试样(12)向上弓起；在被测试样(12)下方放置垫块(11)并且使得线圈、下铁轭(6)上表面与垫块(11)上表面共面，使得被测试样(12)不会向下弓起。

技术总结
本发明提供一种应力下超薄电工钢片磁致伸缩测量夹持机构及夹持方法，紧固装置还包括上下对应设置的上铁轭、下铁轭，被测试样放置在下铁轭、垫板上，保持水平；薄亚克力板放置在被测试样上，在上铁轭与薄亚克力板之间还设有垫块和聚脂薄膜。将被测试样插入测量线圈中的孔洞中，另一端由后端的紧固装置固定，在被测试样的两端，被测试样上放置薄亚克力板，再将两块轻垫块放置于上铁轭与薄亚克力板之间，最后将聚酯薄膜插入垫块上以用来调整微小空隙；保证施加压应力时被测试样不会因为受压而导致紧固装置与线圈之间的被测试样向上弓起；在被测试样下方放置垫块并且使得线圈、下铁轭上表面与垫块上表面共面，使得被测试样不会向下弓起。弓起。弓起。


技术研发人员：李慧奇 甘浩 杨阔 杨光
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：2022.06.02
技术公布日：2022/7/29