Ćwiczenie.2 BADANIE DWÓJNIKÓW NIELINIOWYCH
STANOWISKO I. Badanie dwójników nieliniowych prądu stałego
Prowadzący ćwiczenie określa układ połączeń oraz obiekty badań.
W ćwiczeniu badamy elementy podstawowe (dwójniki proste) i dwójniki zestawione
z elementów podstawowych. W skład zestawu ćwiczeniowego wchodzi zasilacz stałoprądowy
(o regulowanym napięciu wyjściowym) oraz podstawowe elementy rezystancyjne: liniowe
i nieliniowe niesterowane.
Układ zasilania dwójników
A
Zasilacz Badany
230 V~ U V
dwójnik
Wykonanie ćwiczenia
2.1 BADANIE DWÓJNIKÓW PROSTYCH
Dwójniki proste - elementy podstawowe:
R RN...
Tablica wyników pomiarów
Element R RN... RN....
U I U I U I
Lp.
V mA V mA V mA
1
2.2. BADANIE DWÓJNIKÓW ZA
OŻONYCH
Układy połączeń dwójników prostych zadaje prowadzący ćwiczenie.
Dwójniki zestawione  przykładowa konfiguracja
R RN... R RN1 RN2
Tablica wyników pomiarów
Układ
U I U I U I U I Us Is
Lp.
V mA V mA V mA V mA V mA
Opracowanie sprawozdania
1. Wykorzystując wyniki pomiarów uzyskane w p. 2.1, wykreślamy charakterystyki
I =f (U) badanych dwójników prostych.
...
2. Wykorzystując wyniki pomiarów uzyskane w p. 2.1 i 2.2, wykreślamy charakterystyki
I =f (U) badanych dwójników złożonych i tworzących je dwójników prostych
...
- oddzielnie dla każdego z dwójników złożonych. W tych samych układach
współrzędnych, wyłączając (warto zastanowić się - dlaczego?) przypadki dwójników
o symbolach: f1, f2 i f3, nanosimy wykresy charakterystyk dwójników złożonych,
uzyskane w sposób graficzny lub numeryczny z charakterystyk dwójników prostych.
3. Formułujemy własne spostrzeżenia, uwagi i wnioski, dotyczące przeprowadzonych badań
i uzyskanych wyników.
2
STANOWISKO II. Badanie dławika
Ze zjawisk nasycenia i histerezy magnetycznej oraz strat
wiroprądowych w ferromagnetykach wynika niestałość
parametrów RFe i Lµ gaÅ‚Ä™zi równolegÅ‚ych schematu
zastÄ™pczego dÅ‚awika. WartoÅ›ci RFe, i Xµ, odnoszÄ…ce siÄ™
do określonej częstotliwości zmian strumienia, zależą
od wartoÅ›ci napiÄ™cia U. Przy obliczaniu wartoÅ›ci RFe i Xµ
(na podstawie wyników wykonanych pomiarów) przyjmuje
się, że Ui = U. Związane z tym błędy są nieznaczne.
Wykonanie ćwiczenia
Elementy: r, R i C, wraz z dodatkowym uzwojeniem pomiarowym o zp zwojach (na rdzeniu
dławika Dł), służą do wytworzenia sygnałów proporcjonalnych do wartości chwilowych B i H
(indukcji magnetycznej i natężenia pola magnetycznego).
Wartość rezystancji r jest bardzo maÅ‚a, wiÄ™c u1 = r i « u . Wartość rezystancji R jest bardzo
duża, zatem uzwojenie pomiarowe z dołączonymi do niego elementami R i C praktycznie nie
obciąża ukÅ‚adu, tzn. zp ip « z i. Z warunku ogólnego z i  zp ip = H l (gdzie l  dÅ‚ugość drogi
H Å"l r Å"l
strumienia w rdzeniu dÅ‚awika) otrzymuje siÄ™ wiÄ™c i H" , stÄ…d u1 H" Å" H .
z z
uip zp Å" S
1 dB
Dodatkowo speÅ‚niony jest warunek R >> , wiÄ™c ip H" = Å" , gdzie
ÉC R R dt
zp Å" S
1
S  przekrój rdzenia dÅ‚awika. StÄ…d ze wzoru u2 = Å" dt wynika, że u2 H" Å" B .
p
+"i
C R Å"C
2.3. OBSERWACJA PRZEBIEGÓW CZASOWYCH I P
TLI HISTEREZY
a) u1(t)~i(t)~H(t b) u2(t)~B(t) c) B(H)
Podając odpowiednie sygnały do płytek oscyloskopu, obserwujemy przebiegi czasowe
natężenia pola H(t) i indukcji B(t) oraz dynamiczne pętle histerezy B(H)  przy częstotliwości
50 Hz i różnych wartościach skutecznych napięcia U zasilającego dławik.
Szkicujemy kilka wykresów ilustrujących wpływ nasycenia na kształt przebiegu prądu
i(t)~H(t) i pętli histerezy B(H).
2.4. WYZNACZANIE PARAMETRÓW SCHEMATU ZAST
PCZEGO
3
Mierzymy wartości napięcia, prądu i mocy, przy rosnących wartościach napięcia.
Używane w poprzednim punkcie elementy pomocnicze r, R i C nie wpływają istotnie
na mierzone wartości, ale oczywiście można je wyeliminować (zewrzeć r, a odłączyć R i C.
Przy każdym pomiarze odnotowujemy wartości rezystancji woltomierza ł cewki napięciowej
watomierza, odpowiednie dla używanych zakresów.
Najpierw jednak mierzymy wartość rezystancji uzwojenia RS.
Wynik pomiaru: RS . = .... &!.
Tablica wyników pozostałych pomiarów, wartości rezystancji mierników oraz obliczeń
Pomiary Dane mierników Obliczenia
Lp. U I P RV RnV PFe Qµ RFe Xµ
V A W &! &! W var &! &!
Wzory do obliczeń:
2 2 2 2
U U U U
2
2
PFe = P - - - RS Å" I ; Qµ = (U Å" I) - P2 ; RFe = ; X =
RV RnW PFe µ Qµ
Opracowanie sprawozdania
1. Na podstawie obserwacji poczynionych w p. 2.3, formułujemy ogólne wnioski o wpływie
nasycenia ferromagnetyka na kształt przebiegów czasowych prądu dławika i(f) oraz pętli
histerezy B(H).
2. Wykorzystując wyniki pomiarów uzyskane w p. 2.4, wykonujemy wykresy zależności: I,
PFe, Qµ ,RFe, Xµ, = f...(U). Przedstawiamy uwagi i wnioski dotyczÄ…ce tych zależnoÅ›ci.
4