Техническое оснащение экспериментальных исследований электромеханических преобразователей, страница 2

Но как же решить вопрос снятия данных с различных точек ЭМП модели электродной системы ЭТК. Наиболее удобной системой для снятия этих данных является измерительный зонд. Анализ литературы дает различные модели этих устройств. В нашем случае это электронный вольтметр, у которого один выход присоединяется к заземлённому металлическому каркасу электролитической ванны, а другой присоединяется к специальному измерительному электроду. Целесообразно выбирать вольтметр с пределом измерения от 0 до 30 В для обеспечения точности проводимых измерений. С помощью измерительного электрода можно исследовать различно-удаленные точки в исследуемой области в плоскостном виде. Дополнительно меняя глубину погружения измерительного электрода можно получать информацию о точках в трехмерном виде.

Выбор проводов осуществляем, руководствуясь требованиями к их условиям работы, а это влажная агрессивная среда. В виду того, что данная исследовательская установка является мобильной и имеет подвижные элементы конструкций, на которые подводится электрическое питание, поэтому целесообразно использовать гибкие провода. Непосредственный выбор и расчёт проводов будет выполнен в главе 3 пункте 3.3.

Методика экспериментальных исследований ЭМП должен состоять из следующих этапов:

1.  Создание модели электродной системы ЭТК и размещение её в электролитической ёмкости;

2.  Определение удельной электропроводности электролита;

3.  Этап получения экспериментальных данных о ЭМП, построения картины поля и расчеты по ней;

4.  Сравнение полученных экспериментальных данных с расчетными, полученными в результате расчета наиболее удобными методами расчета (методом конечных элементов, методом конечных разностей, графическим или др.). Формирование выводов о результатах моделирования.

Рассмотрим более подробно вышеперечисленные этапы исследования ЭМП.

Этап создания модели электродной системы ЭТК и размещение её в электролитической ёмкости включает в себя следующий комплекс мероприятий:

1.  Изготовление моделей электродных систем ЭТК в соответствии с выбранным масштабом моделирования. При этом материал, из которого изготавливается модель электродной системы, должен быть аналогичен материалу, используемому при изготовлении действующих электродных систем ЭТК;

2.    Размещение электродов электродной системы в электролитической ванне должно осуществляться в соответствии с размещением их в реальных образцах ЭТК, при исследовании их ЭМП электродной системы. При исследовании новых изобретаемых электродных систем размещение электродов может быть произвольным;

Этап определения удельной электропроводности электролита можно производить различными методами. Одним из наиболее перспективных методов является метод, предложенный в следующим литературном источнике [10]. Удельная электропроводность определяется с помощью измерительного устройства, например, двух коаксиальных электродов, которые опираются на дно ванны. На электроды подают напряжение и измеряют ток (рис. 2.1.1). Затем вычисляют удельную электропроводность по следующей формуле:

,

где r₁ и r₂ – радиусы внутреннего и наружного электродов; l_мод – толщина электролита в ванне.

Масштаб m₁ выбирается так, чтобы размеры электродов и расстояние между ними позволяли достаточно точно исследовать поле модели, и чтобы влияние краев ванны на поле было малым.

Этап получения экспериментальных данных о ЭМП, построения картины поля и расчеты по ней заключается в нижеследующем. В электролитической ванне снимают картину линий равного потенциала поля модели. Потенциалы точек линий равного потенциала измеряются вольтметром с помощью зонда, погружённого в электролит на определённую исследуемую глубину. Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть значительно больше сопротивления между электродами модели. Размеры зонда должны быть малыми, чтобы при измерении не искажалась картина поля. Линии равного потенциала следует снимать через равные прира­щения потенциала ∆φ_мод (обычно через 0,05, 0,1, 0,2 от наибольшего потенциала модели). В этом случае по густоте линии равного потенци­ала можно судить о напряженности поля на различных участках. По картине поля можно увидеть, что наибольшая густота линий вблизи прово­дов, значит там наибольшая напряженность поля. Кроме того, на кар­тине может быть особая точка N - точка ветвления линий поля, которая ха­рактеризуется тем, что в ней линия равного потенциала пересекается сама с собой, а напряженность поля Е_N=О. Величину напряженности поля Е_к по картине линий равного потенциала можно определить прибли­женно по формуле: