AGH , Wydz. EAIiE

LABORATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTROENERGETYCZNYCH

Semestr : 5. zimowy

Rok akademicki : 2009/2010

Rok studiów : II

Grupa B

Kierunek : ELEKTROTECHNIKA, moduł C

Temat ćwiczenia : Badanie rezystancji zestyków CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było poznanie zależności rezystancji zestyków w urządzeniach elektroenergetycznych od różnych czynników oraz sposobu oceny jakości zestyków na podstawie pomiarów spadku napięcia.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

W trakcie ćwiczenia przebadaliśmy 3 rodzaje zestyków: punktowe, liniowe oraz powierzchniowe wykonanych z dwóch różnych zestawów metali (miedź-aluminium oraz mosiądz-mosiądz). Układ pomiarowy został przedstawiony na poniższym rysunku.

L1

L2

1

L3

2

N

mV

A

3

4

R

ATR

TP

Pp

Pr

P

TP- transformator prądowy, Pp- przekładnik prądowy pomiarowy, 1,2- kształtki zestyku modelowego, 3- dźwignia, 4- uchwyt pomiarowy, P- obciążnik regulowany dla uzyskania siły docisku styków F, Pr- przeciwwaga równoważąca ciężar własny dźwigni Przy stałym prądzie I=15A, mierzyliśmy spadki napięcia na zestykach U dla każdej konfiguracji w funkcji obciążenia. Następnie obliczaliśmy wartość rezystancji zestyków Rz=U/I oraz stałą C zgodnie ze wzorem C=Rz(0,1F)m , gdzie C jest stałą zależną od materiału zestyku oraz stanu jego powierzchni, a m współczynnikiem zależnym od jego geometrii równym 0,5 dla zestyku punktowego, 0,67 dla liniowego i 1 dla powierzchniowego.

Pomiary zostały wykonane dwukrotnie- przy zwiększaniu i zmniejszaniu obciążenia ze względu na histerezę. Wyniki zostały zebrane w tabelach oraz przedstawione na wykresach.

Zestyk mosiądz-mosiądz

a) punktowy

Zwiększając obciążenie

Zmniejszając obciążenie

F [N]

U [mV]

Rz

C

U [mV]

Rz

C

0

5 0,000333

0

3,6

0,00024

0

10

2,6 0,000173 0,000173

1,6 0,000107 0,000107

20

1,9 0,000127 0,000179

1,2

0,00008 0,000113

30

1,45 9,67E-05 0,000167

1,1 7,33E-05 0,000127

40

1,3 8,67E-05 0,000173

1 6,67E-05 0,000133

50

1,15 7,67E-05 0,000171

1 6,67E-05 0,000149

60

1,05

0,00007 0,000171

0,95 6,33E-05 0,000155

70

1 6,67E-05 0,000176

0,9

0,00006 0,000159

80

0,95 6,33E-05 0,000179

0,9

0,00006

0,00017

90

0,9

0,00006

0,00018

0,85 5,67E-05

0,00017

100

0,85 5,67E-05 0,000179

b) liniowy

Zwiększając obciążenie

Zmniejszając obciążenie

F [N]

U [mV]

Rz

C

U[mV]

Rz

C

0

5,5 0,000367

0

7 0,000467

0

10

2,5 0,000167 0,000167

2,6 0,000173

0,000811

20

1,7 0,000113

0,00018

1,5

0,0001

0,000744

30

1,2

0,00008 0,000167

1,2

0,00008

0,000781

40

0,9

0,00006 0,000152

0,9

0,00006

0,00071

50

0,9

0,00006 0,000176

0,8 5,33E-05

0,000733

60

0,85

5,67E-05 0,000188

0,7 4,67E-05

0,000725

70

0,7

4,67E-05 0,000172

0,65 4,33E-05

0,000747

80

0,65

4,33E-05 0,000175

0,6

0,00004

0,000754

90

0,55

3,67E-05

0,00016

0,55 3,67E-05

0,000748

100

0,55

3,67E-05 0,000172

c) powierzchniowy

Zwiększając obciążenie

Zmniejszając obciążenie

F [N]

U [mV]

Rz

C

U [mV]

Rz

C

0

13

0,000867

0

7,5

0,0005

0

10

2,5

0,000167

0,000167

3

0,0002 0,000252

20

1,4

9,33E-05

0,0001

1,9

0,000127 0,000171

30

0,9

0,00006

6,7E-05

1,05

0,00007

9,84E-05

40

0,6

0,00004

4,59E-05

0,6

0,00004

5,78E-05

50

0,5

3,33E-05

3,92E-05

0,45

0,00003

4,44E-05

60

0,4

2,67E-05

3,19E-05

0,4

2,67E-05

4,02E-05

70

0,35

2,33E-05

2,83E-05

0,3

0,00002

3,06E-05

80

0,3

0,00002

2,46E-05

0,3

0,00002

3,1E-05

90

0,3

0,00002

2,49E-05

0,25

1,67E-05

2,61E-05

100

0,25

1,67E-05

2,1E-05

W oparciu o wszystkie pomiary wyznaczono średnią wartość stałej C dla zestyku mosiądz-mosiądz.

Cśr=0,224 [mΩ*Nm]

Wg danych tabelarycznych powinna ona wynosić 0,67. Rozbieżność wynika prawdopodobnie z małej ilości pomiarów oraz ich niedokładności.

Zestyk miedź-aluminium

a) punktowy

punktowe Zwiększając obciążenie Zmniejszając obciążenie

F [N]

U [mV]

Rz

C

U [mV]

Rz

C

0

26 0,001733

0

4 0,000267

0

10

13 0,000867 0,000867

2,9 0,000193 0,000193

20

9

0,0006 0,000849

1,4 9,33E-05 0,000132

30

6

0,0004 0,000693

1,15 7,67E-05 0,000133

40

2 0,000133 0,000267

1,05

0,00007

0,00014

50

1,2

0,00008 0,000179

1 6,67E-05 0,000149

60

1 6,67E-05 0,000163

1 6,67E-05 0,000163

70

0,85 5,67E-05

0,00015

1 6,67E-05 0,000176

80

0,8 5,33E-05 0,000151

0,9

0,00006

0,00017

90

0,8 5,33E-05

0,00016

0,85 5,67E-05

0,00017

100

0,85 5,67E-05 0,000179

b) liniowy

liniowe

Zwiększając obciążenie

Zmniejszając obciążenie

F [N]

U [mV]

Rz

C

U [mV]

Rz

C

0

7 0,000467

0

15

0,001

0

10

5 0,000333 0,000333

3,4 0,000227

0,00106

20

3

0,0002 0,000318

1,5

0,0001 0,000744

30

2,2 0,000147 0,000306

1,1 7,33E-05 0,000716

40

1,7 0,000113 0,000287

0,95 6,33E-05

0,00075

50

1,05

0,00007 0,000206

0,75

0,00005 0,000688

60

0,95 6,33E-05

0,00021

0,7 4,67E-05 0,000725

70

0,9

0,00006 0,000221

0,75

0,00005 0,000861

80

0,75

0,00005 0,000201

0,65 4,33E-05 0,000816

90

0,65 4,33E-05 0,000189

0,6

0,00004 0,000815

100

0,6

0,00004 0,000187

c) powierzchniowy

Zwiększając obciążenie

Zmniejszając obciążenie

F [N]

U [mV]

Rz

C

U [mV] Rz

C

0

70

0,004667

0

40

0,002667

0

10

28

0,001867

0,001867

4,5

0,0003 0,000378

20

11,5

0,000767

0,000822

1,7

0,000113 0,000153

30

2,6

0,000173

0,000193

1,3

8,67E-05 0,000122

40

1,5

0,0001

0,000115

1

6,67E-05 9,64E-05

50

0,9

0,00006

7,05E-05

0,8

5,33E-05 7,89E-05

60

0,65

4,33E-05

5,18E-05

0,7

4,67E-05 7,03E-05

70

0,45

0,00003

3,64E-05

0,55

3,67E-05 5,61E-05

80

0,35

2,33E-05

2,87E-05

0,45

0,00003 4,65E-05

90

0,35

2,33E-05

2,91E-05

0,4

2,67E-05 4,18E-05

100

0,35

2,33E-05

2,94E-05

Cśr=0,333 [mΩ*Nm]

PODSUMOWANIE I WNIOSKI

Przeprowadzone przez nas ćwiczenie pokazuje, że rezystancja zestyku zależy nie tylko od materiału z jakiego został on wykonany ale także od innych czynników, takich jak stan powierzchni (zabrudzenia), jej kształt czy siła docisku.

Rezystancja zestyków badanych przez nas w dużej mierze zależna była od siły docisku nań działającej. Zaobserwowano, że zwiększanie tej siły korzystnie wpływa na zmianę rezystancji zestyku.

Związane jest to z plastycznym odkształcaniem się jego powierzchni, a co za tym idzie lepszym przyleganiem do innych elementów i większą konduktywnością. Co więcej, przy zmniejszaniu obciążenia, wcześniejsze odkształcenia nadal mają wpływ na rezystancję zestyku co skutkuje pojawieniem się histerezy charakterystyki rezystancji zestyku w funkcji obciążenia.

Kolejnym ważnym czynnikiem wpływającym na wartość rezystancji zestyku jest jego kształt.

Zaobserwowano, że najmniejszą rezystancję uzyskuje się dla zestyków powierzchniowych, a największą dla punktowych. Można więc wysnuć przypuszczenie, że rezystancja zestyku jest odwrotnie proporcjonalna do jego powierzchni roboczej.