POLITECHNIKA WROCŁAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY	Ćwiczenie wykonała: Grupa 3 AHMED	Elektrotechnika Rok III Semestr V Rok Akademicki 2015/2016
LABORATORIUM Z URZĄDZEŃ I INSTALACJI ELEKTRYCZNYCH
Data ćwiczenia: 18.11.2015	Temat: REZYSTANCJA ZESTYKOWA	Ocena:
Numer ćwiczenia: 2

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie zagadnień związanych z rezystancją zestykową i zależności tej rezystancji od różnych czynników.

1. Spis obiektów:
   
   a) Na stanowisku:

- autotransformator laboratoryjny egulacyjny typ TAR 2,5kVA
- przekładnik pradowy laboratoryjny 2000/5A, 500V
- multimetr PeakTech 4150 (mV)
- amperomierz elektromagnetyczny, zakres 100 A, klasa 1

b) Badane:


- zestyki miedziane: powierzchniowe (2), liniowe (3) i punktowe (1)
- zestyki mosiężne: powierzchniowe, liniowe i punktowe
- zestyki żelazowe: powierzchniowe, liniowe i punktowe

1. Schemat układu pomiarowego:

2. Wyniki pomiarów:

1. Wyniki pomiarów dla charakterystyk R_Z=f(F)
   • Tab.1. zestyki powierzchniowe miedziane:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	1,75	0,0438
2	1,95	19	40	1,40	0,0350
3	3,2	31	40	0,70	0,0175
4	4,45	44	40	0,52	0,0130
5	5,7	56	40	0,45	0,0113
6	6,95	68	40	0,40	0,0100
7	8,2	80	40	0,37	0,0093
8	9,45	93	40	0,36	0,0090
9	8,2	80	40	0,37	0,0093
10	6,95	68	40	0,42	0,0105
11	5,7	56	40	0,48	0,0120
12	4,45	44	40	0,55	0,0138
13	3,2	31	40	0,58	0,0145
14	1,95	19	40	0,74	0,0185
15	0,7	7	40	1,33	0,0333

• Tab.2. zestyki powierzchniowe mosiężne:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	30,31	0,7578
2	1,95	19	40	15,84	0,3960
3	3,2	31	40	7,06	0,1765
4	4,45	44	40	3,72	0,0930
5	5,7	56	40	2,61	0,0653
6	6,95	68	40	2,15	0,0538
7	8,2	80	40	1,92	0,0480
8	9,45	93	40	1,84	0,0460
9	8,2	80	40	1,92	0,0480
10	6,95	68	40	1,94	0,0485
11	5,7	56	40	1,98	0,0495
12	4,45	44	40	2,20	0,0550
13	3,2	31	40	2,81	0,0703
14	1,95	19	40	3,61	0,0903
15	0,7	7	40	33,38	0,8345

• Tab.3. zestyki powierzchniowe żelazowe:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	144,50	3,6125
2	1,95	19	40	84,30	2,1075
3	3,2	31	40	59,80	1,4950
4	4,45	44	40	44,98	1,1245
5	5,7	56	40	36,02	0,9005
6	6,95	68	40	30,21	0,7553
7	8,2	80	40	27,60	0,6900
8	9,45	93	40	23,20	0,5800
9	8,2	80	40	26,17	0,6543
10	6,95	68	40	26,85	0,6713
11	5,7	56	40	26,50	0,6625
12	4,45	44	40	31,09	0,7773
13	3,2	31	40	36,16	0,9040
14	1,95	19	40	59,07	1,4768
15	0,7	7	40	150,02	3,7505

• Tab.4. zestyki punktowe miedziane:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	40,41	1,0103
2	1,95	19	40	12,91	0,3228
3	3,2	31	40	8,73	0,2183
4	4,45	44	40	6,94	0,1735
5	5,7	56	40	5,52	0,1380
6	6,95	68	40	4,54	0,1135
7	8,2	80	40	3,51	0,0878
8	9,45	93	40	2,97	0,0743
9	8,2	80	40	3,33	0,0833
10	6,95	68	40	4,01	0,1003
11	5,7	56	40	4,59	0,1148
12	4,45	44	40	5,28	0,1320
13	3,2	31	40	6,77	0,1693
14	1,95	19	40	9,30	0,2325
15	0,7	7	40	15,06	0,3765

• Tab.5. zestyki punktowe mosiężne:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	40,62	1,0155
2	1,95	19	40	21,91	0,5478
3	3,2	31	40	14,90	0,3725
4	4,45	44	40	11,50	0,2875
5	5,7	56	40	8,17	0,2043
6	6,95	68	40	7,70	0,1925
7	8,2	80	40	6,90	0,1725
8	9,45	93	40	5,78	0,1445
9	8,2	80	40	6,17	0,1543
10	6,95	68	40	6,21	0,1553
11	5,7	56	40	6,70	0,1675
12	4,45	44	40	7,24	0,1810
13	3,2	31	40	8,90	0,2225
14	1,95	19	40	12,54	0,3135
15	0,7	7	40	24,20	0,6050

• Tab.6. zestyki punktowe żelazowe:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	361,7	9,0425
2	1,95	19	40	84,92	2,1230
3	3,2	31	40	79,60	1,9900
4	4,45	44	40	59,61	1,4903
5	5,7	56	40	48,40	1,2100
6	6,95	68	40	41,14	1,0285
7	8,2	80	40	38,14	0,9535
8	9,45	93	40	36,54	0,9135
9	8,2	80	40	36,70	0,9175
10	6,95	68	40	40,20	1,0050
11	5,7	56	40	41,92	1,0480
12	4,45	44	40	46,95	1,1738
13	3,2	31	40	56,82	1,4205
14	1,95	19	40	71,49	1,7873
15	0,7	7	40	106,52	2,6630

• Tab.7. zestyki liniowe miedziane:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	24,85	0,6213
2	1,95	19	40	9,53	0,2383
3	3,2	31	40	3,20	0,0800
4	4,45	44	40	2,66	0,0665
5	5,7	56	40	2,33	0,0583
6	6,95	68	40	1,95	0,0488
7	8,2	80	40	1,86	0,0465
8	9,45	93	40	1,65	0,0413
9	8,2	80	40	1,82	0,0455
10	6,95	68	40	2,00	0,0500
11	5,7	56	40	2,23	0,0558
12	4,45	44	40	2,56	0,0640
13	3,2	31	40	2,87	0,0718
14	1,95	19	40	3,29	0,0823
15	0,7	7	40	13,40	0,3350

• Tab.8. zestyki liniowe mosiężne:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	17,20	0,4300
2	1,95	19	40	12,23	0,3058
3	3,2	31	40	9,31	0,2328
4	4,45	44	40	5,73	0,1433
5	5,7	56	40	4,54	0,1135
6	6,95	68	40	3,99	0,0998
7	8,2	80	40	3,79	0,0948
8	9,45	93	40	3,28	0,0820
9	8,2	80	40	3,15	0,0788
10	6,95	68	40	3,49	0,0873
11	5,7	56	40	3,77	0,0943
12	4,45	44	40	4,12	0,1030
13	3,2	31	40	5,09	0,1273
14	1,95	19	40	6,53	0,1633
15	0,7	7	40	14,11	0,3528

• Tab.9. zestyki liniowe żelazowe:

Lp.	M	~F	I	ΔU	RZ
---	[kg]	[N]	[A]	[mV]	[mΩ]
1	0,7	7	40	125,40	3,1350
2	1,95	19	40	100,11	2,5028
3	3,2	31	40	95,14	2,3785
4	4,45	44	40	58,95	1,4738
5	5,7	56	40	43,20	1,0800
6	6,95	68	40	40,96	1,0240
7	8,2	80	40	36,30	0,9075
8	9,45	93	40	31,70	0,7925
9	8,2	80	40	32,65	0,8163
10	6,95	68	40	33,33	0,8333
11	5,7	56	40	34,28	0,8570
12	4,45	44	40	37,72	0,9430
13	3,2	31	40	42,30	1,0575
14	1,95	19	40	65,03	1,6258
15	0,7	7	40	89,53	2,2383

b) Wyniki pomiarów dla charakterystyk R_Z=f(I):

• Tab.10. zestyki powierzchniowe miedziane dla M=0,7 kg (~F=7N) i
M=9,45 kg (~F=93N):

Lp.	I	ΔU (M=0,7kg)	RZ (M=0,7kg)	ΔU (M=9,45kg)	RZ (M=9,45kg)
---	[A]	[mV]	[mΩ]	[mV]	[mΩ]
1	20	7,65	0,3825	0,73	0,0365
2	30	12,17	0,4057	1,18	0,0393
3	40	17,01	0,4253	1,67	0,0418
4	50	20,90	0,4180	2,16	0,0432
5	60	24,95	0,4158	2,65	0,0442
6	70	29,12	0,4160	3,06	0,0437
7	80	33,38	0,4173	3,52	0,0440
8	90	36,33	0,4037	3,97	0,0441
9	100	40,21	0,4021	4,40	0,0440

• Tab.11. zestyki powierzchniowe żelazowe dla M=0,7 kg (~F=7N) i
M=9,45 kg (~F=93N):

Lp.	I	ΔU (M=0,7kg)	RZ (M=0,7kg)	ΔU (M=9,45kg)	RZ (M=9,45kg)
---	[A]	[mV]	[mΩ]	[mV]	[mΩ]
1	20	180,43	9,0215	16,22	0,8110
2	30	178,92	5,9640	23,61	0,7870
3	40	193,89	4,8473	32,85	0,8213
4	50	197,5	3,9500	40,83	0,8166
5	60	206,7	3,4450	50,35	0,8392
6	70	216,2	3,0886	60,52	0,8646
7	80	224,3	2,8038	73,44	0,9180
8	90	241,8	2,6867	82,66	0,9184
9	100	262,0	2,6200	99,50	0,9950

Tab.12. Obliczone rezystancje zestykowe teoretyczne dla zestyków miedzianych:

Materiał: Miedź
Lp.
---
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

5. Przykładowe obliczenia:

• obliczenie rezystancji zestykowej dla Tab.1 Lp.1:

$R_{Z} = \ \frac{U}{I} = \ \frac{1,75\ mV}{40\ A} = 0,0438\ m\mathrm{\Omega}\ $

• obliczenie rezystancji zestykowej teoretycznejdla zestyku miedzianego dla Tab.12 Lp.1:


$R_{\text{teor.}} = \ \frac{c*\ \rho}{F^{m}}$ = $\frac{0,14}{7^{1,0}} = 0,02\ m\mathrm{\Omega}$


• obliczenie rezystancji dopuszczalne zestyku R_dop dla zestyków miedzianych i żelazowych przy I=40 A:

ΔU_pm = 0,12 V – dla miedzianego
ΔU_pm = 0,21 V – dla żelazowego

ΔU_pdop = (0,1 – 0,25) ΔU_pm – dla zestyków elektroenergetycznych
ΔU_pdop = (0,5 – 0,8) ΔU_pm – dla zestyków przekaźnikowych

•dla zestyków miedzianych:
a) elektroenergetycznych:
R_dop = $\frac{U_{\text{pdop}}}{I}$ = $\frac{0,25\ *0,12\ }{40} =$ 0,75 mΩ
b) przekaźnikowych:
R_dop = $\frac{U_{\text{pdop}}}{I}$ = $\frac{0,8\ *0,12\ }{40} =$ 2,40 mΩ

•dla zestyków żelazowych:
a) elektroenergetycznych:
R_dop = $\frac{U_{\text{pdop}}}{I}$ = $\frac{0,25\ *0,21\ }{40} =$ 1,31 mΩ
b) przekaźnikowych:
R_dop = $\frac{U_{\text{pdop}}}{I}$ = $\frac{0,8\ *0,21\ }{40} =$ 4,2 mΩ










7. Wnioski:

• Z wyznaczonych wartości rezystancji zestykowych R_Z możemy stwierdzić, że najlepszym materiałem stykowym jest miedź, ponieważ ma najmniejsze wartości R_Z, natomiast najgorzej wypadło żelazo, które posiada około kilkadziesiąt-krotnie większe wartości R_Z.
• Możemy zauważyć, że dla zestyków nieobciążonych wraz ze wzrostem prądu wartość R_Z malała w znaczny sposób, natomiast dla zestyków maksymalnie obciążonych lekko rosła.
• Wartości rezystancji zestykowej teoretycznej obliczonej znacznie różnią się od wartości zmierzonych podczas zajęć laboratoryjnych, które są o rząd wielkości od nich mniejsze.
Powyższe rozbieżności są spowodowane tym, że badane zestyki nie były idealne (utleniały się i posiadały warstwę nalotową), a obwód pomiarowy był bardzo czuły na zakłócenia zewnętrzne (drgania docisków styków, ruch powietrza) co spowodowało, że niektóre zmierzone wartości R_Z przekroczyły wartości dopuszczalne.
• Ze względu na przebieg zależności R_Z od siły docisku można zalecić:
* w zakresie małych sił dociskowych – zestyki punktowe
* w zakresie średnich sił dociskowych – zestyki liniowe
* w zakresie bardzo dużych sił dociskowych – zestyki powierzchniowe