vestvfuВестник Северо-Восточного федерального университета имени М. К. АммосоваVestnik of North-Eastern Federal University2222-54042587-5620Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова10.25587/2222-5404-2024-21-1-81-88vestvfu-427Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL SCIENCESРазработка способа измерения импульсных токов большой величиныDevelopment of a method for measuring pulse currents of large magnitudeТатариновВ. П.TatarinovV. P.

Татаринов Владимир Павлович – студент 2 курса группы Б-ПМ-22 

г. Мирный 

Tatarinov Vladimir Pavlovich – 2-nd year student of group B-PM-22 

Mirny

vovatatarinov@bk.ruТатариновП. С.TatarinovP. S.

Татаринов Павел Семенович – ст. преп. каф. ЭиАПП 

г. Мирный 

Tatarinov Pavel Semenovich – Senior lecturer of the Department of Electrification and Automation of Industrial Production 

Mirny

paveltatarinov@mail.ruБебиховЮ. В.BebikhovYu. V.

Бебихов Юрий Владимирович – к. ф.-м. н., доц. каф. ЭиАПП 

г. Мирный 

Bebikhov Yuriy Vladimirovich – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of Electrification and Automation of Industrial Production 

Mirny

bebikhov.yura@mail.ruСемёновА. С.SemenovA. S.

Семёнов Александр Сергеевич – д. ф.-м. н., доцент, директор 

г. Мирный 

Semenov Aleksandr Sergeevich – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Director 

Mirny

sash-alex@yandex.ruДмитриевС. В.DmitrievS. V.

Дмитриев Сергей Владимирович – д. ф.-м. н., проф., зав. лаб. физики молекул и кристаллов; в. н. с. 

г. Уфа

Dmitriev Sergey Vladimirovich – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of the Laboratory of Molecular and Crystal Physics; Leading researcher 

Ufa

dmitriev.sergey.v@gmail.comПолитехнический институт (филиал) СВФУ им. М.К. АммосоваРоссияPolytechnic Institute (branch) M.K. Ammosov North-Eastern Federal UniversityRussian FederationИнститут физики молекул и кристаллов УФИЦ РАН; Институт проблем сверхпластичности металлов РАНРоссияInstitute of Molecule and Crystal Physics UFRC RAS; Institute for Metals Superplasticity Problems RASRussian Federation2024200320242118188Copyright © Татаринов В.П., Татаринов П.С., Бебихов Ю.В., Семёнов А.С., Дмитриев С.В., 20242024Татаринов В.П., Татаринов П.С., Бебихов Ю.В., Семёнов А.С., Дмитриев С.В.Tatarinov V.P., Tatarinov P.S., Bebikhov Y.V., Semenov A.S., Dmitriev S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestvfu.elpub.ru/jour/article/view/427

В работе представлены результаты исследования по поиску корректных методов измерения импульса тока большого значения, которые будут применены для проведения исследований по электропластическому эффекту. Электропластическим эффектом называется влияние импульсов электрического тока на пластическое течение металлов. Технология электропластической обработки металлов давлением – это относительно новый процесс формоизменения металлов, который является энергоэффективным, экологически чистым и универсальным. В частности, он может быть использован для обработки металлов или сплавов, которые трудно обрабатывать с помощью обычных производственных процессов. Для экспериментального исследования электропластического эффекта появилась необходимость измерения импульсных токов большой величины, причем не только по амплитуде, но и по форме импульса. Импульсный ток вызывает образование вблизи проводников переменного электромагнитного поля, поэтому его можно измерять трансформатором тока Роговского. В результатах работы представлены принципиальная электрическая схема и фотография с внешним видом экспериментальной установки для исследования электропластического эффекта. Показаны результаты измерений значения тока, падения напряжения на образце и зависимости пиковых значений напряжения на образце от пикового значения тока. После произведения расчетов и перенормировки данных для падения напряжения на образце по пиковому значению тока, полученного на трансформаторе, авторы получили искомые значения тока. Произведена оценка погрешности данного метода через расчет суммарной емкости конденсаторов, которая не превышает 2%.

The paper presents the results of a study on the search for correct methods for measuring a high-value current pulse, which will be used to conduct research on the electroplastic effect. The electroplastic effect is the effect of electric current pulses on the plastic flow of metals. Electroplastic metal forming technology is a relatively new metal forming process that is energy efficient, environmentally friendly and versatile. In particular, it can be used to process metals or alloys that are difficult to process using conventional manufacturing processes. For the experimental study of the electroplastic effect, it became necessary to measure pulse currents of large magnitude, not only in amplitude, but also in the shape of the pulse. The pulsed current causes the formation of an alternating electromagnetic field near the conductors, so it can be measured with a Rogovsky current transformer. The results of the work present a schematic electrical diagram and a photograph with the appearance of an experimental installation for the study of the electroplastic effect. The results of measurements of the current value, the voltage drop on the sample and the dependence of the peak voltage values on the sample on the peak current value are shown. After making calculations and renormalising the data for the voltage drop on the sample according to the peak value of the current obtained on the transformer, the authors obtained the desired current values. The error of this method is estimated by calculating the total capacitance of capacitors, which does not exceed 2%.

электропластический эффектобработка металловмедная проволокаимпульсный токконденсаторные батареиизмеренияосциллограммы напряжения и токаэлектрический зарядтрансформатор токамагнитная индукцияelectroplastic effectmetal processingcopper wirepulse currentcapacitor banksmeasurementsvoltage and current waveformselectric chargecurrent transformermagnetic inductionЮ. В. Бебихов (описание физических основ электропластического эффекта) благодарит за поддержку исследования Российский научный фонд, грант 24-22-00092 (https://rscf.ru/project/24-22-00092/).Yu. V. Bebikhov (description of the physical basis of the electroplastic effect) is grateful for research support from the Russian Science Foundation, grant 24-22-00092 (https://rscf.ru/project/24-22-00092/).ReferencesОбзор последних достижений в области электропластической обработки металлов давлением / Д. У. Абдуллина, Ю. В. Бебихов, П. С. Татаринов, С. В. Дмитриев // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2023. – Т. 20. – № 4. – С. 469–483. EDN: UKFDAM. DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2023.04.006.Abdullina, D.U., Bebikhov, Yu.V., Tatarinov, P.S. and Dmitriev, S.V. (2023). Review of recent achievements in the field of electroplastic metal forming. Basic problems of Material Science, 20(4), pp. 469–483.Давыдов, А. Д. Электрохимическая размерная обработка металлов: процесс формообразования / А. Д. Давыдов, В. М. Волгин, В. В. Любимов // Электрохимия. – 2004. – Т. 40. – № 12. – С. 1438–1480. EDN: OXEOVN.Davydov, A.D., Volgin, V.M. and Liubimov, V.V. (2004). Electrochemical dimensional treatment of metals: shaping process. Electrochemistry, 40(12), pp. 1438–1480.Стариковский, А. Ю. Управление газодинамическими потоками с помощью сверхбыстрого локального нагрева в сильнонеравновесной импульсной плазме / А. Ю. Стариковский, Н. Л. Александров // Физика плазмы. – 2021. – Т. 47. – № 2. – С. 126–192. EDN: WMKRIZ. DOI: 10.31857/S0367292121020062.Starikovskiy, A.Yu. and Aleksandrov, N.L. (2021). Control of gas-dynamic flows by ultrafast local heating in strongly nonequilibrium pulsed plasma. Plasma Physics, 47(2), pp. 126–192.Фортов, В. Е. Экстремальные состояния вещества на земле и в космосе / В. Е. Фортов // Успехи физических наук. – 2009. – Т. 179. – № 6. – С. 653–687. EDN: KHPNNB.Fortov, V.E. (2009). Extreme states of matter on earth and in space. Successions of physical sciences, 179(6), pp. 653–687.О реализации дополнительных функций установок для испытания силовых полупроводниковых приборов импульсным током / С. В. Аникуев, Е. И. Костюкова, Г. В. Никитенко, И. К. Шарипов // Электротехника. – 2021. – № 7. – С. 42–46. EDN: RDBUEU.Anikuev, S.V., Kostiukova, E.I., Nikitenko, G.V. and Sharipov, I.K. (2021). About realisation of additional functions of installations for testing of power semiconductor devices by pulse current. Electrotechnics, 7, pp. 42–46.Баранов, М. И. Особенности проявления и влияния на электромагнитные процессы нестационарного поверхностного эффекта в металлических проводниках с импульсным током / М. И. Баранов // Электротехника и электромеханика. – 2019. – № 4. – С. 41–47. EDN: CELJLH. DOI: 10.20998/2074-272X.2019.4.06.Baranov, M.I. (2019). Peculiarities of manifestation and influence on electromagnetic processes of the unsteady surface effect in metal conductors with a pulse current. Electrical Engineering and Electromechanics, 4, pp. 41–47.Бедрин, А. Г. Использование волоконно-оптического датчика для регистрации импульсного тока плазменного разряда / А. Г. Бедрин, А. Н. Жилин, И. Л. Ловчий // Измерительная техника. – 2021. – № 9. – С. 28–34. EDN: KHVNBI. DOI: 10.32446/0368-1025it.2021-9-28-34.Bedrin, A.G., Zhilin, A.N. and Lovchii, I.L. (2021). Use of a fibre-optic sensor for registration of a pulse current of a plasma discharge. Measuring technology, 9, pp. 28–34.Лебедев, В. Д. Исследование погрешностей измерения тока поясом Роговского на основе математического и физического моделирования / В. Д. Лебедев, А. А. Яблоков, А. Е. Нестерихин // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2013. – № 6. – С. 30–34. EDN: RRYZSN.Lebedev, V.D., Yablokov, A.A., Nesterikhin, A.E. (2013). Investigation of current measurement errors with Rogovsky belt based on mathematical and physical modelling. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta, 6, pp. 30–34.Применение импульсного тиратрона для коммутации гатчинского разряда / Д. Ч. Ким, А. С. Семенов, Ю. В. Бебихов, П. С. Татаринов // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. – 2022. – № 3 (89). – С. 27–38. EDN: THPVCB. DOI: 10.25587/SVFU.2022.12.81.003.Kim, D.Ch., Semenov, A.S., Bebikhov, Yu.V. and Tatarinov, P.S. (2022). Application of pulsed thyratron for switching of Gatchina discharge. Vestnik of NEFU, 3(89), pp. 27–38.Разработка и испытание установки для изучения лабораторного аналога шаровой молнии / Д. Ч. Ким, А. С. Семенов, Ю. В. Бебихов [и др.] // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. – 2020. – № 6 (80). – С. 34–47. EDN: EYQQNT. DOI: 10.25587/SVFU.2020.80.6.002.Kim, D.Ch., Semenov, A.S., Bebikhov, Yu.V., Efimov, V.A., Spiridonov, V.M., Tatarinov, P.S. (2020). Development and testing of a setup for studying a laboratory analogue of ball lightning. Vestnik of NEFU, 6(80), pp. 34–47.Костиков, В. Г. Источники электропитания электронных средств : Схемотехника и конструирование : учебник для вузов / В. Г. Костиков, Е. М. Парфенов, В. А. Шахнов. – Москва : Горячая линия-Телеком, 2001. – 344 с.Kostikov, V.G., Parfenov, E.M. and Shakhnov, V.A. (2001). Electronic Power Supplies: Circuit Engineering and Design: Textbook for Universities. Moscow: Goriachaia liniia-Telekom, 344 p.Устройство для измерения больших токов // Патент на изобретение RU 2580410 C1, 10.04.2016. Заявка № 2014154526/28 от 31.12.2014 / П. Ф. Баранов, Ю. С. Боровиков, А. И. Заревич [и др.]. EDN: IWLHOO.Baranov, P.F., Borovikov, Yu.S., Zarevich, A.I., Muravyev S.V. and Sulaimanov, A.O. (2016). Device for measuring large currents. Pat. RU 2580410 C1.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.