Politechnika Lubelska w Lublinie	Laboratorium Metrologi Elekrycznej
Nazwisko:Drabik Imię:Leszek	Semestr 5	Grupa ED.5.3	Rok akademicki 1996/97
Temat ćwiczenia: Pomiary podstawowych wielkości magnetycznych	Nr. ćwiczenia: 12	Data wykonania: 96-10-08	Ocena:

I. Cel ćwiczenia:Poznanie podstawowych metod pomiaru wielkości charakteryzujących

pola magnetyczne stałe i przemienne,oraz przyrządów służących do pomiaru tych wielkości.

II.Pomiary strumienia magnetycznego magnesu stałego przetwornika magnetoelektrycznego galwanometrem przetłumionym przy R_d=0.

Układ pomiarowy:

gdzie:

S_p - sonda pomiarowa:R_c=8,7Ω;z_c=150zwojów

R_d - rezystor dekadowy DR6a-16: nr. fabr. 85-1274,R₀=6,5±0,6mΩ

w ćwiczeniu z dwóch zakresów:

_pierwszy:1..9×1Ω,I_dop=0,7A,klasa dokł.=0,1%

_drugi:1..9×0,1Ω,I_dop=2A,klasa dokł.=0,5%

R_b - rezystor kołkowy KR5-27:nr. fabr. 68-117,P_dop = 0.5W,kl.dokł.=0.05,zakres 0,1÷11111Ω

G_p- galwanometr przetłumiony: przetwornik magnetoelektryczny; napięcie probiercze izolacji miernika 0,5V zakres=10mWb, kl.dokł.<1,0% przy R≤10Ω, liczba dział=100dz.,PL-P3-588/E6

Rezystancję bocznika R_b obliczamy ze wzoru:

C₁ = C_n * [ ( R_c + R_b ) / R_b ] = ( Z_c * DF ) / Da

Galwanometr ma zakres 10mWb i 100działek stąd:

C_n = 10mWb / 100dz = 0.1mWb/dz

Aby obliczyć C₁ robimy założenie, że F=0.12mWb przy Da=50działek,R_c =8.7Ω, Z_c = 150zwojów

C₁ = ( 150zw * 0.12mWb ) / 50dz = 0,36mWb/dz

Teraz możemy wyznaczyć rezystancję bocznika R_b

R_b = R_c / [ ( C₁ / C_n ) - 1 ] = 8.7 / [ ( 0,36 / 0.1 ) - 1 ] = 3,35W

Tabela pomiarowa:

l.p.	α1	α2	Da=α2-α1_	Δαśśr
	[ dz]	[ dz]	[ dz ]	[ dz ]
1	1	31	30
2	35	67	32	34,5
3	49	86	37
4	25	64	39

III. Wyznaczenie indukcji magnesu trwałego.

Przeliczając wychylenie z poprzedniego zadania pomiarowego na wartość strumienia otrzymujemy:

- strumień w magnesie

F_śr = ( C₁ * Da_śr ) / Z_c = ( 0.36 * 34,5 ) / 150 ≅ 0.083mWb

- indukcja w magnesie

B = F_śr / S

S = 0.011m * 0.033m = 3.63*10^-4 m²

B = 0.083mWb / (3.63*10^-4m² )= 0.229T

- stąd stała miliweberomierza po zbocznikowaniu

C₁ = 0.1* [ ( 8.7 + 3,3 ) / 3,3 ] = 0.36 mWb/dz

IV. Wpływ rezystancji obwodu cewki pomiarowej na błąd pomiaru strumienia ( przyjmuje się,że wartość zmierzona przy R_d=0 jest wartością zmierzoną poprawnie)

Pomiary przeprowadza się według schematu z zadania poprzedniego przy

0<R_d<50Ω

Tabela pomiarowa:

l.p.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Rd [W]	0	5	10	15	20	25	30	35	40	50
Da[dz]	34,5	34	33	32,5	32	31,5	31	30,5	30	29
dF [%]	0	-1,3	-4.2	-5.8	-7,1	-8,7	-10,0	-11,6	-13,0	-15,8

Dla R_d = 0 strumień zmierzony ma wartość Da_o = 34,5 działki czyli:

Błąd względny dla drugiego pomiaru wynosi:

d_F = [ ( Da - Da_o ) / Da_o ] * 100% stąd

d_F = [ ( 34 - 34,5 ) / 34,5 ] * 100% = -1,3%

Charakterystyka błędu względnego w funkcji rezystancji w obwodzie cewki pomiarowej.

V. Wyznaczanie dla próbki pierścieniowej charakterystyki komutacyjnej magnesowania.

Układ pomiarowy:

gdzie:

A₁ - amperomierz ME, 1.5A, 75dz., kl.0.5, PL-P3-119-E6/

A₂ - amperomierz EM, 2.0A, 100dz., kl.0.5, PL-P3-333-E6/

R₁ - rezystor suwakowy R = 13.9W, I = 2.9A, PL-P3-103-E6/

R₂ - rezystor suwakowy R = 48W, I = 2A, PL-K-020-E6/

R_d - rezystor dekadowy I = 0.007A, kl.0.05, PL-P3-297-E6/

R_b - rezystor kołkowy P_dop = 0.5W, kl.0.05, PL-P3-317-E6/

G_b - galwanometr balistyczny kl.1,R = 600W, 140dz.,t_o =11s, PL-P3-435-E6/

Pr - badana próbka ferromagnetyczna H_max = 1315 A/m, B_max = 1.2T, m = 574.7G

M - wzorzec indukcyjności wzajemnej M = 0.01H, I_max = 1A, PL-P3-311-E6/

At - autotransformator PL-P3-513-E6/

= - źródło prądu stałego PL-P3-182-E6/

W₁ - wyłącznik jednobiegunowy

W₂ , W₃ - wyłączniki dwubiegunowe

P₁ , P₂ - przełączniki dwubiegunowe

Przed pomiarem rozmagnesowujemy prądem przemiennym o malejącej amplitudzie. Następnie skalujemy galwanometr balistyczny na pomocą wzorca indukcji wzajemnej M.

Wyznaczenie stałej galwanometru przeprowadzamy w następujący sposób :

Zamykamy wyłącznik W1 i W2 oraz P2.

Obliczamy pole przekroju próbki pierścieniowej :

S_c = (D_Z - D_W)*H = (0,1046m - 0,0845m)*0,0251m = 5,0451*10^-4 m² ;

M = 0,01H; z_c = 1200zw;

przykładowe obliczenia dla ΔI = 0,4A; i α_1m = 68dz;

Obliczamy stałą galwanometru:

k_b =

Przykładowa indukcja dla α=3200dz :

B = k_b*α = 0,097mT/dz * 3200dz = 310,4 mT

Sposób liczenia natężenia pola :

z_m = 260zw;

l_śr = π* = π*

H =

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wykreśla się charakterystykę komutacyjną magnesowania ( B wyznaczamy z pomiary a H z obliczeń )

Z charakterystyki wyznaczamy przenikalności magnetyczną normalną, początkową i maksymalną.

Przykład wyznaczenia przenikalności magnetycznej:

a) normalnej (względnej) dla punktu A o H = 500 A/m

μ`_A =

b) początkowej

μ`_pocz. =

c) maksymalnej

μ`_max =

d) różniczkową dla punktu B

μ`_d =

Przykładowa charakterystyka komutacyjna magnesowania .

4. Wnioski

Analizując otrzymane wartości błędów przy różnych wartościach rezystancji w obwodzie galwanometru przetłumionego, zobrazowane na wykresie d_F=f (R_d) możemy stwierdzić, że nie przekraczają one dopuszczalnych wartości błędów związanych z klasą dokładności przyrządu tj. 1.0% przy R_c < 10W. Błąd pomiaru strumienia, przy założeniu, że dla R_d = 0 strumień Φ ma poprawną wartość, wynikający z zastosowania dodatkowej rezystancji obwodu cewki pomiarowej, ma zawsze wartość ujemną ze względu na zmniejszanie się strumienia wraz ze wzrostem R_d. Zależność δ_Φ = f (R_d) jest liniowa w środku i na końcu, na początku zaś jest nieliniowa.

Wyznaczanie komutacyjnej charakterystyki magnesowania nie przeprowadziliśmy z powodu awarii stanowiska pomiarowego. Załączona charakterystyka została sporządzona na podstawie danych przykładowych zaczerpniętych z literatury. Ponieważ charakterystykę komutacyjną uzyskuje się poprzez zmianę biegunowości zasilania co powoduje że we wzorze na indukcję należy uwzględnić współczynnik 1/2. Charakterystyka komutacyjna jest krzywą będącą wynikiem połączenia wierzchołków symetrycznych pętli histerezy dla H przyjmującą wartości od 0 do H_max. Charakterystykę uzyskujemy stosując komutację nastawionego prądu magnesującego.

---