• Zespół Napędów Wieloźródłowych

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich

• Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

• Ćwiczenie P2 - sprawozdanie

Pomiary parametrów w obwodach

magnetycznych i łączach selsynowych

Wykonał zespół:

1. Smoleń Dawid

2. Zieniuk Kamil

3. Wilkowski Igor

4. Zawadka Adam

5. Kamil Słomka

6. Uladzislau Zhuk

7. Rakoski Piotr

8. Sadurski Sebastian

• Wydział SiMR

Rok ak.: 2010/2011

Semestr: 2

Grupa: 1.10

Warszawa 2011r.

• 1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:

• utrwalenie podstawowych wiadomości charakteryzujących pole magnetyczne,

• poznanie metody pomiaru natężenia pola magnetycznego, indukcji magnetycznej, przenikalności i stratności blach magnetycznych Permeametru EPSTEINA,

• zapoznanie się z budową i zasadą działania selsynów, możliwymi konfiguracjami pracy i zastosowaniami.

2.1 Badanie natężenia pola magnetycznego - krzywa magnesowania

Pomiaru dokonaliśmy przy stałej częstotliwości f = 44,5 Hz.

a) Obliczamy wartość maksymalną (amplitudę) natężenia pola magnetycznego.

gdzie:

l - średnia droga przepływu strumienia magnetycznego w rdzeniu [m]

I₁ - wartość prądu magnesującego [A]

z₁ - liczba zwojów uzwojenia magnesującego

l = 2 [m]

z_{1 =} 500

b) Obliczamy wartość maksymalną (amplitudę) indukcji magnetycznej.

gdzie:

s - pole przekroju próbki rdzenia [m²]

s = 0,0009 [m²]

z₂ - liczba zwojów uzwojenia pomiarowego

z_{2 =} 600

c) Obliczamy przenikalność magnetyczną danego środowiska.

Między amplitudą indukcji magnetycznej a amplitudą natężenia pola magnetycznego istnieje zależność:

z tego warunku otrzymamy:

d) Obliczamy przenikalność magnetyczną względną, korzystając z zależności:

Wyniki pomiarów i obliczeń umieściliśmy w poniższej tabelce:

f = const = 44,5 Hz
Lp.	I1	U2	Hm	Bm	μ	μr
		[A]	[V]	[A/m]	[T]	[H/m]	[-]
1.	1,5	58	632,5	0,54	0,001014	804
2.	2	72	705	0,67	0,000950	748,4
3.	2,5	82	881,25	0,77	0,000873	692,7
4.	.3	90	1057,5	0,84	0,000794	628,9
5.	3,5	96	1233,75	0,9	0,000729	573,2
6.	4	100	1410	0,94	0,000666	517,5
7.	4,5	104	1586,25	0,97	0,000611	477,7
8.	5	106	1762,5	0,99	0,000561	445,9

1. Badanie stratności magnetycznej - rozdział strat.

Do obliczeń wykorzystuje się zależności Perneametru:

Straty mocy w cewce napięciowej:

gdzie: R_w - odczyt z przyrządu pomiarowego

Straty mocy w cewce woltomierza:

gdzie: R_v - odczyt z przyrządu pomiarowego

W naszych obliczeniach przyjeliśmy:

R_w = 5000 Ω

Straty mocy w obwodzie magnetycznym:

Stratność:

straty mocy P_m w obwodzie magnetycznym dzieli się przez masę rdzenia m = 10 kg

Straty na prądy wirowe P_w dla B_m = const

gdzie: a i b wyznaczyliśmy budując wykres f(f) = Pm/f. Po odczytaniu równania linii trendu otrzymaliśmy: a = 1,60 oraz b = 0,004

P_n= af

P_w=bf²

Wyniki pomiarów i obliczeń umieściliśmy w poniższej tabelce oraz na wykresach:

lp.	f	U2	I1	P	PWat	PVol	Pm	Pm/f	Pn	Pw	Pfe	P'n	P'w
		[Hz]	[V]	[A]	[W]	[W]	[W]	[W]	[W/Hz]	[W]	[W]	[W/kg]	[W/kg]	[W/kg]
1	40	95,5	4,5	90	1,82	2,76	70,42	1,76	69,84	0,56	7,042	6,984	0,056
2	42	100	4,3	90	2,00	3,09	69,91	1,66	73,33	0,926	6,991	7,333	0,0926
3	44	105	4,6	95	2,21	3,34	73,62	1,67	76,82	1,324	7,362	7,682	0,1324
4	46	110	4,4	100	2,42	3,67	77,24	1,68	80,32	1,744	7,72	8,032	0,1744
5	48	115	4,4	105	2,65	4,01	80,84	1,68	83,81	2,206	8,084	8,381	0,2206
6	50	120	4,5	110	2,88	4,36	84,43	1,69	87,3	2,7	8,443	8,73	0,27
7	52	124	4,5	115	3,08	4,66	88,10	1,69	90,79	3,226	8,810	9,079	0,3226
8	54	129	4,3	120	3,33	5,04	91,63	1,70	94,28	3,784	9,163	9,428	0,3784
9	56	134	4,6	130	3,59	5,44	99,30	1,77	97,78	4,364	9,930	9,778	0,4364
10	58	138	4,1	130	3,81	5,77	98,75	1,70	101,27	4,986	9,875	10,127	0,4986
11	60	145	4,6	140	4,21	6,37	106,09	1,76	104,76	5,64	10,609	10,476	0,564

3. Pomiary dotyczące selsynów

1. Wyznaczanie sił elektromotorycznych (SEM) fazowych wirnika selsynu w funkcji kąta obrotu.

Podczas ćwiczenia dokonywaliśmy pomiarów SEM międzyfazowych na selsynie o schemacie zamieszczonym poniżej:

Po zauważeniu niezgodności wyników pomiarów ze wskazywanymi kątami postanowiliśmy zastowować kąt korygujący, do obliczenia E_m, wynoszący 5 ͦ oraz w celu uzyskania wartości maksymalnych SEM fazowych dla kątów 30 ͦ, 90 ͦ, 150 ͦ zastosowaliśmy korekcję 30 ͦ.

Następnie z poniższych wzorów będziemy wyznaczać SEM fazowe :

E₁=E_m cosα

E₂=E_m cos(α+120^o)

E₃=E_m cos(α-120^o)

Wyniki pomiarów oraz obliczeń przedstawione są w tabelce oraz na wykresach:

Wyniki pomiarów				Wyniki Obliczeń
Afla	E12(V)	E23(V)	E31(V)	E1(V)	E2(V)	E3(V)
0	52	34	24	34.6	-17.3	-17.3
30	49	0	46	30.02	-30.02	0
60	31	24	57	17.3	-34.6	17.3
90	0	47	52	0	-30.02	30.02
120	22	58	34	-17.3	-17.3	34.6
150	43	53	0	-30.02	0	30.02
180	53	34	22	-34.6	17.3	17.3
210	48	0	46	-30.2	30.02	0
240	31	24	57	-17.3	34.6	-17.3
270	0	46	50	0	30.02	-30.02
300	22	58	34	17.3	17.3	-34.6
330	43	52	0	30.02	0	-30.02
360	52	34	24	34.6	-17.3	-17.3

Pomiar statystyczny momentu Ms selsynu odbiorczego w funkcji kąta "TETA"

U=const	0	20	40	60	80	100	120	140	160	180
Alfa(SO)	0	3	5	7	7	7	6	4	4	0
Teta	0	17	35	53	73	93	114	136	156	180
P(gramy)	0	20	35	47	55	55	50	40	35	0
Ms(Nm)	0	0.0008	0.0014	0.00188	0.022	0.022	0.02	0.0016	0.0014	0

4. Wnioski

W środowisku nieruchomym prądy wirowe powstają w skutek zmian strumienia magnetycznego. . Rezystywność materiału ferromagnetycznego można zwiększyć stosując odpowiednie domieszki stopowe, np. do stali elektrotechnicznej jako domieszkę stosuje się krzem.

Przenikalność magnetyczna ferromagnetyków zmienia się w dużym zakresie. Od niewielkiej wartości początkowej wzrasta wraz z natężeniem pola magnetycznego do pewnej wartości, po przekroczeniu której maleje. Na sporządzonym wykresie μ_w = f(H_m) widoczna jest jedynie malejąca część charakterystyki.

Jeżeli materiał ferromagnetyczny umieścimy w zewnętrznym polu magnetycznym, to po zaniku pola magnetycznego materiał zachowa pewną polaryzację magnetyczną. Zjawisko to nosi nazwę magnetyzmu szczątkowego, a charakteryzująca je wartość indukcji magnetycznej.

Powierzchnia zawarta wewnątrz pętli histerezy jest proporcjonalna do mocy zużywanej na przemagnesowanie materiału, zwanej stratami na histerezę. Materiały charakteryzujące się wąską pętlą histerezy nazywamy magnetycznie miękkimi.

W jednofazowym uzwojeniu stojana zasilanym napięciem sinusoidalnie zmiennym płynie prąd magnesujący I_μ, który wywołuje pulsujący strumień magnetyczny. W każdym z uzwojeń fazowych wirnika indukuje się SEM, której amplituda zależy od kąta pomiędzy osią geometryczną danego uzwojenia fazowago, a kierunkiem pulsującego strumienia magnetycznego.

W zależności od roli, jaką spełnia w układzie selsyn jednofazowy nazywa się go selsynem nadawczym, odbiorczym lub transformatorowym.

---