Katedra Transportu

Szynowego

LABORATORIUM

ELEKTROTECHNIKI

W

YDZIAŁ

T

RANSPORTU

ĆWICZENIE

10

OBWODY MAGNETYCZNE,

MAGNETYCZNE POLE ROZPROSZENIA

STRONA

1

Z

4

I.

CEL



Poznanie zjawisk wykorzystywanych do badań magnetycznych nieniszczących ,

II.

ZESTAW OPRZYRZĄDOWANIA DO CWICZENIA



Rdzeń transformatorowy,



Cewka transformatorowa,



Miernik pola magnetycznego,



Próbki stali ferromagnetycznej,



Wzorzec pęknięć powierzchniowych,



Magnes trwały,



Proszek magnetyczny, fluorescencyjny,



Lampa ultrafioletowa.

III. SPOSÓB POSTEPOWANIA

1. Za pomocą miernika pola magnetycznego MP-U, wykonać pomiary pola rozproszenia

H[A/cm], (zakres ~AC) w szczelinie pomiędzy rdzeniem a zworą oraz w pięciu kierunkach

od szczeliny, co 5 mm.

2. Za pomocą miernika pola magnetycznego MP-U, wykonać pomiary szczątkowego pola

rozproszenia H[A/cm], (zakres - DC), próbek stali z nieciągłościami materiału. Próbki stali

uprzednio namagnesować magnesem stałym. Pomiar przeprowadzić na całej długości tych

próbek, co 5 mm. W w tabeli pomiarowej podkreślić wynik pomiaru w pobliżu nieciągłości.

uwaga: magnes bardzo silnie przyciąga stal.

3. Oczyścić powierzchnie próbek stali wskazanej przez prowadzącego za pomocą ręcznika

papierowego. Próbkę stali położyć na magnesie od strony nieciągłości ( szczeliny), spryskać

równomiernie badany obszar proszkiem magnetycznym. 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.

4. 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.

V.

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 i opisać zarejestrowane obrazy z badań metodą magnetyczną proszkową.

VI.

ZAGADNIENIA DO ZALICZENIA ĆWICZENIA



Defektoskopia magnetyczne – zastosowanie,



Pole rozproszenia,



Własności magnetyczne materiałów.

VII. LITERATURA

1. B. Miedziński „Elektrotechnika podstawy i instalacje elektrotechniczne” PWN Warszawa 2000

2. H. Rawa „Elektryczność i magnetyzm w technice” PWN Warszawa 2001

3. G. Łomnicka-Przybyłowska „Pomiary elektryczne. Obwody prądu zmiennego” PWN

Warszawa 2000

4. S. Bolkowski „Teoria obwodów elektrycznych” WNT, Warszawa 2001

5. A Chwaleba M. Poniński, A Siedlecki „Metrologia elektryczna” WNT Warszawa 2000

6. F. Przezdziecki, „ Elektrotechnika i elektronika” PWN Warszawa 1982

7. R. Sikora „Teoria pola elektromagnetycznego” WNT Warszawa 1997