Katedra Transportu Szynowego LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI	Wydział Transportu
ĆWICZENIE 10	OBWODY MAGNETYCZNE, MAGNETYCZNE POLE ROZPROSZENIA		strona 1 z 4
CEL Poznanie zjawisk wykorzystywanych do badań magnetycznych nieniszczących , ZESTAW OPRZYRZĄDOWANIA DO CWICZENIA Rdzeń transformatorowy Cewka transformatorowa Miernik pola magnetycznego Próbki stali Wzorzec pęknięć powierzchniowych Magnes trwały Proszek magnetyczny, fluorescencyjny Lampa ultrafioletowa SPOSÓB POSTEPOWANIA Wykonać pomiary pola rozproszenia za pomocą miernika pola magnetycznego wokół szczeliny pomiędzy rdzeniem a zworą, w pięciu kierunkach co 5 mm, korzystając z funkcji maksymalnej wartości pomiaru ( ▲ PEAK). Namagnesować magnesem stałym, specjalnie przygotowane próbki stali - dokonać pomiaru miernikiem pola magnetycznego na całej długości tych próbek ( co 10 mm), zwracając szczególną uwagę na wynik pomiaru w pobliżu szczelin oraz nadtopów innego materiału niż materiał rodzimy. Oczyścić powierzchnie próbki stali wskazanej przez prowadzącego, spryskać równomiernie badany obszar proszkiem magnetycznym. Po zakończeniu spryskiwania obszar badany magnetyzować ok. 5 sekund. Założyć okulary ochronne, załączyć lampę ultrafioletową, po czym kierować strumień światłą ultrafioletowego na badaną próbkę stali. Zarejestrować za pomocą aparatu fotograficznego (sprzęt foto. we własnym zakresie) obserwowane zjawisko. Powtórzyć obserwację wykorzystując zamiast próbki stali - wzorzec pęknięć powierzchniowych (rys. 3.1.). IV. WSTĘP TEORETYCZNY 4.1. Wykrywanie nieciągłości (defektoskopia) Wykrywanie nieciągłości za pomocą metod opartych na działaniu linii sił polega na wykrywaniu lub na mierzeniu magnetycznych pól rozproszenia, które występują w badanych przedmiotach (namagnesowanych w odpowiedni sposób) wskutek lokalnych zmian przenikalności w miejscach nieciągłości i wad. Poszczególne metody różnią się między sobą głównie sposobem ujawniania pól rozproszenia. 4.1.1. Magnetyczne pole rozproszenia Bliższa obserwacja przebiegu linii sił pola magnetycznego w magnesowanym przedmiocie (rys. 4.1), którego materiał zawiera niejednorodności albo nieciągłości magnetyczne w wyniku istnienia pęknięć lub wtrąceń materiałów słabo lub w ogóle niemagnetycznych, wykazuje, że: Rys. 4.1. Rozproszenie strumienia magnetycznego w sąsiedztwie pęknięcia powierzchniowego największa część linii sił omija trudne dla nich do przezwyciężenia miejsce nieciągłości (wady) wybiera drogę przez pozostały przekrój przedmiotu; dlatego na brzegu pęknięcia dochodzi do zagęszczenia linii sił; część linii sił biegnie swoją drogą początkową, także i przez miejsce wadliwe; reszta linii sił, zazwyczaj bardzo niewielka, zostaje już w pewnej odległości od wady odchylona od początkowego kierunku przez utworzone po obydwóch stronach wady bieguny magnetyczne i wychodzi z powierzchni przedmiotu w pobliżu wady, zgodnie z prawem załamania linii sił pola magnetycznego, prawie prostopadle w otaczającą przestrzeń powietrzną; zjawisko to określa się jako magnetyczny strumień rozproszenia i może być zaobserwowane np. na pęknięciu powierzchniowym ciała namagnesowanego. Na rys. 4.1 można dostrzec strumień taki na danym pęknięciu jest znacznie szerszy niż samo pęknięcie, co ma decydujące znaczenie dla wykrywalności wad metodą strumienia rozproszenia. Dla wytworzenia dobrze wykrywalnego strumienia rozproszenia jest jednakże konieczne, aby miejsce wadliwe znajdowało się bezpośrednio na powierzchni lub przynajmniej tuż pod powierzchnią przedmiotu. Jakkolwiek pola rozproszenia tworzą się także i przy wadach usytuowanych wewnątrz materiału, to jednak są one o wiele słabsze i dlatego nie da się ich wykryć na powierzchni (rys. 4.2). Wykrywalny strumień rozproszenia może się zazwyczaj wytworzyć tylko wtedy, gdy wada tworzy z kierunkiem magnetycznych linii sił kąt od 45° do 90°. Natężenie pola rozproszenia zależy przy tym zarówno od indukcji magnetycznej B, jak i od magnetycznych własności materiału. Według I. Krausego najlepsze wyniki otrzymuje się, posługując się wartością indukcji, znajdującej się powyżej „załamania” krzywej magnesowania, a więc przypadającą na początek nasycenia magnetycznego. Ilość wychodzących w powietrze linii rozproszenia określana jest przez oporność magnetyczną pozostałego przekroju przedmiotu. Im większa jest ta oporność, tym silniejsze jest pole rozproszenia, Rys. 4.2. Zakłócenie magnetycznego strumienia rozproszenia przez wady położone pod powierzchnią przedmiotu Po przekroczeniu największej stromizny krzywej magnesowania, odpowiednio do maksymalnej przenikalności, oporność magnetyczna rośnie ze zmniejszaniem się przekroju silniej niż poprzednio. Opór magnetyczny otaczającej przestrzeni nie zmienia się przy tym, wskutek czego rośnie ilość linii sił w polu rozproszenia. OPRACOWANIE WYNIKÓW Przedstawić graficznie uzyskane wyniki pomiaru pola rozproszenia wokół badanej szczeliny (transformator), Zestawić wyniki uzyskane z badania pola rozproszenia wzdłuż badanych próbek stali na wykresie f(H) = l ( l - odległość w mm), zaznaczając na wykresie miejsca nieciągłości materiałowych, Przedstawić zarejestrowane obrazy z badań metodą proszkową oraz opisać je. ZAGADNIENIA DO ZALICZENIA ĆWICZENIA Defektoskopia magnetyczne - zastosowanie, Pole rozproszenia, Własności magnetyczne materiałów. VII. LITERATURA B. Miedziński „Elektrotechnika podstawy i instalacje elektrotechniczne” PWN Warszawa 2000 H. Rawa „Elektryczność i magnetyzm w technice” PWN Warszawa 2001 G. Łomnicka-Przybyłowska „Pomiary elektryczne. Obwody prądu zmiennego” PWN Warszawa 2000 S. Bolkowski „Teoria obwodów elektrycznych” WNT, Warszawa 2001 A Chwaleba M. Poniński, A Siedlecki „Metrologia elektryczna” WNT Warszawa 2000 F. Przezdziecki, „ Elektrotechnika i elektronika” PWN Warszawa 1982 R. Sikora „Teoria pola elektromagnetycznego” WNT Warszawa 1997

---