Разработка способа измерения импульсных токов большой величины

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%.

1. Обзор 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.