INSTYTUT PODSTAW ELEKTROTECHNIKI

POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

Wydział Elektrotechniki i Elektroniki

Semestr ***. Studia magisterskie.

Grupa dziekańska IX

Grupa na ćwiczeniach nr 66

SPRAWOZDANIE

Z ĆWICZEŃ W LABORATORIUM

ĆWICZENIE NR 8

TEMAT: BADANIE PODSTAWOWYCH WŁAŚCIWOŚCI METROLOGICZNYCH PRZYRZĄDÓW I UKŁADÓW POMIAROWYCH.

Data wykonania ćwiczenia.	Podpis.	Data oddania sprawozdania.	Podpis.
13.10.96		20.10.96

Imię i nazwisko.	Nr albumu	Ocena ustna.	Ocena spraw.	Ocena.	Uwagi.
Jacek Budka	80837
Rafał Ptak	81113

Układy połączeń.

Oznaczenia:

K1- wyłącznik dwubiegunowy,

K2,K3,K4- wyłączniki dwubiegunowe,

Atr- autotransformator, zakres regulacji 0÷250 V

K5- przełączniki,

A- amperomierz o parametrach:

-zakres: 5 A

-liczba działek: 50

-klasa: 0.5

V3- woltomierz wartości skutecznej o parametrach:

-zakres: 15, 30, 60, 75 V

-liczba działek: 60, 150

-klasa: 0.5,

-Rv≅10kΩ dla zakresu 15 ÷60 V

W- watomierz o parametrach:

- zakres napięciowy:

-zakres: 75V

-Rvu≅15kΩ

- zakres prądowy:

-liczba działek: 75

-zakres: 1 A

-klasa: 0.5

cosϕ = 0.1

AE- aparat Epsteina,

Tp- transformator powietrzny

V2- woltomierz wartości średniej o parametrach:

-zakres:10, 50, 250

-liczba działek: 100, 100

-klasa: 2.5

-Rv=4kΩ/V

f- miernik częstotliwości o parametrach:

-zakres: 999 Hz

WYNIKI POMIARÓW

TABELA A. Dane wyjściowe badanej próbki.

m	m'	γ	s	f	S	e
kg	kg	kg/m	m	Hz	m	%
1.829	1.53	7.75*10	0.21*10^-3	50	9.25*10^-4	60

TABELA B. Wyniki pomiarów stratności.

Lp.	Bm	E2	E1	Im	Es	E'2	Bm	U3	k	Pw	Kw	Pw	P	P	P'
	T	V	V	A	V	V	V	V	-	dz	W/dz	W	W	W/kg	W/kg
1	0.2	6.6	2.6	0.072	0.007	-	-	6	1.02	1	0.1	0.1	0.087	0.057	-
2	0.4	13.1	3.2	0.088	0.009	-	-	12.5	1.06	2	0.1	0.2	0.14	0.091	-
3	0.6	19..6	3.9	0.108	0.011	-	-	20	1.13	4	0.1	0.4	0.24	0.16	-
4	0.8	26.1	4.4	0.122	0.013	-	-	25	1.06	7	0.1	0.7	0.4	0.29	-
5	1.0	32.3	5.2	0.144	0.015	-	-	32	1.08	10	0.1	1	0.59	0.38	-
6	1.2	39.2	7.1	0.196	0.021	-	-	40	1.02	14	0.1	1.4	0.76	0.49	-
7	1.4	45.7	8	0.221	0.024	-	-	45	1.09	19	0.1	1.9	1.09	0.71	-
8	1.5	49	10	0.277	0.030	-	-	44	0.99	23	0.1	2.3	1.52	0.99	-
9	1.6	52.2	16.4	0.454	0.050	-	-	52	1.11	26	0.1	2.6	1.52	0.99	-

TABELA C. Wyniki pomiarów krzywej magnesowania.

Lp.	Bm	E2	E1	Im	Hm	Es	E'2	Bm'	μ
	T	V	V	A	A/m	V	V	T	mH/m
1	0.2	6.5	2.4	0.066	49.1	0.007	-	-	4.07
2	0.4	13.05	3.2	0.088	65.5	0.009	-	-	6..10
3	0.6	19.58	3.7	0.102	75.9	0.011	-	-	7.92
4	0.8	26	4.2	0.116	86.3	0.012	-	-	9.26
5	1.0	32.6	5.2	0.144	107.2	0.015	-	-	9.32
6	1.2	39.2	6.2	0.171	127.3	0.018	-	-	9.42
7	1.4	45.6	12.7	0.747	556.2	0.082		-	2.51
8	1.5	48.9	30	0.831	618.8	0.092	-	-	2.58
9	1.6	52	45	1.246	927.8	0.138	-	-	1.61

WSTĘP

W blachach elektrotechnicznych występują straty związane z ich magnesowaniem, które podaje się jako ilość mocy traconej na jednostkę masy blachy. Podczas magnesowania blachy występują straty histerezowe i wiroprądowe.

Przy magnesowaniu blachy prądem przemiennym występują straty związane z wydzieleniem ciepła Joul'a. Przemienny strumień magnetyczny powoduje indukowanie się w blachach prądów wirowych, które wywołują skutek cieplny, który jest stratą od prądów wirowych, a ponadto wytwarzają pole skierowane przeciwnie niż pole magnesujące, powodując jego osłabienie. Wartość strat na prądy wirowe można policzyć ze wzoru:

Z tego wzoru wynika, że straty od prądów wirowych są wprost proporcjonalne do kwadratów grubości blach g, częstotliwości f, współczynnika kształtu k, maksymalnej wartości indukcji a odwrotnie proporcjonalne do rezystywności ρ.

Straty histerezowe są równoważne powierzchni statycznej pętli histerezy i mogą być wyznaczone drogą pomiaru pola powierzchni pętli.

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było poznanie metody Epsteina pomiaru strat w blachach elektrotechnicznych oraz sposobu wyznaczania indukcji i przenikalności magnetycznej w funkcji natężenia pola magnetycznego. W ćwiczeniu dokonywano pomiarów dla określonych wartości indukcji w próbce. Dla zadanej wartości indukcji w próbce obliczało się wartość średnią siły elektromotorycznej w uzwojeniu wtórnym aparatu Epsteina.

Poprawka Es nie przekraczała 0.33% , więc nie była liczona.

OBLICZENIA.

1. Natężenie pola magnetycznego:

[A/m]

2. Wartość maksymalna prądu magnesującego obliczona jest z charakterystyki transformatora Im=f(E).

[A]

3. Obliczenie rezystancji zastępczej mierników i cewki uzwojenia napięciowego watomierza.

= + =

R_z = 2500 Ω

4. Obliczenie poprawki Es.

Es=155.4*Im*(S-s)=155.4*0.11*()=0.01[V]

5. Obliczenie mocy traconej:

P = P_w - = 0.7 - = 0.45 W

6. Obliczenie współczynnika kształtu:

7. Obliczenie mocy traconej na jeden kilogram próbki:

P =

1. Pomiar stratności.

Pomiar stratności przeprowadza się w układnie połączeń przedstawionym na schemacie przy zamkniętych wyłącznikach K3 i K4. Dla zadanych wartości indukcji maksymalnej w próbce należy obliczyć odpowiadające im wartości siły elektromotorycznej, stosując wzór 1 . Po zamknięciu wyłącznika K1, za pomocą autotransformatora, ustawić obliczone wartości poszczególnych sił elektromotorycznych na woltomierzu V2 w położeniu 2 przełącznika K5, odczytać wskazania woltomierza V2 i V3. Następnie K5 przełączyć w położenie 1 i sprawdzić czy poprawka Es nie przekracza dopuszczalnej wartości (jeśli przekracza, należy ją uwzględnić przeliczając wartość indukcji B'm ze skorygowanej sem E'2).

2. Wyznaczenie charakterystyki magnesowania Bm=f(Hm) i przenikalności u=f(Hm).

Charakterystykę magnesowania wyznacza się przy otwartych wyłącznikach K2, K3, K4. Po zamknięciu wyłącznika K1, należy przełącznik K5 ustawić w pozycji 2 i na woltomierzu V2 ustawić sem E2 odpowiadającą założonej indukcji w próbce. Następnie przełącznik K5 ustawić w pozycji 1 odczytując sem indukowaną w obwodzie wtórnym transformatora powietrznego. Z charakterystyki cechowania transformatora wyznacza się wartość maksymalną prądu magnesującego i oblicza natężenie pola magnetycznego. Należy również uwzględnić poprawkę di o ile przekroczy dopuszczalną wartość, skorygować indukcję w próbce. Pomiary wykonywać dla tych samych wartości jak w punkcie 1.

WNIOSKI

Charakterystyka nr 1 przedstawia dynamiczną krzywą magnesowania Bm=f(Hm) w funkcji natężenia pola magnetycznego w próbce. Na tym samy wykresie umieszczona jest krzywa przenikalności magnetycznej μ=f(Hm) w funkcji natężenia pola magnetycznego. Z charakterystyki Bm=f(Hm) widać, że dla małych wartości natężenia pola magnetycznego indukcja magnetyczna w próbce rośnie szybko. Następnie dla natężenia powyżej 300 A/m, pomimo wzrostu natężenia pola magnetycznego Hm, wartość indukcji w próbce wzrasta dużo wolniej jak dla małych natężeń pola. Na ostatnim odcinku charakterystyka staje się równoległa do osi natężenia pola. Wniosek z tego, że dalsze zwiększanie natężenia pola nie będzie powodować zwiększenia indukcji magnetycznej. Na tej samej charakterystyce narysowana jest również krzywa przenikalności magnetycznej w funkcji natężenia pola. Krzyw ta osiąga maksimum dla wartości natężenia pola magnetycznego dla których krzywa magnesowania staje się równoległa do osi indukcji magnetycznej. Krzywa po przekroczeniu maksimum opada. Na podstawie tych krzywych można wnioskować, że największą wartość indukcji magnetycznej można było otrzymać już dla wartości pola magnetycznego dla którego była największa przenikalność magnetyczna (w funkcji pola magnetycznego).

Charakterystyka nr 2 przedstawia zależność mocy traconej w próbce od indukcji magnetycznej. Widać na wykresie, że im mniejsza indukcja w próbce tym mniejsze straty. Wraz ze wzrostem indukcji magnetycznej rosną straty.

Wszystkie prądy maksymalne magnesowania były liczone na podstawie liniowej charakterystyki transformatora powietrznego: Im=0.0277U1, gdzie U1- napięcie mierzone na uzwojeniu wtórnym transformatora.

---