Elektronika i elektrotechnika

Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych

Ćwiczenie P2 – Pomiar parametrów w obwodach magnetycznych cz.I
Pomiar parametrów w łączach selsynowych cz. II

Data wykonywania ćwiczenia: 04.05.2012 r

Zespół wykonujący ćwiczenie:
Grupa 1.8
1.Dudkowski Łukasz
2. Ksionek Daniel
3. Stolarski Michał
4. Stawicki Ernest
5.Sobota Norbert
6. Dominiak Maciej
7. Foks Mateusz
8. Sobiszek Mateusz
9. Kowalczyk Piotr
10. Gradka Karolina

1. Celem części pierwszej ćwiczenia było utrwalenie zagadnień w obwodach magnetycznych m.in. wyznaczenie krzywej magnesowania za pomocą Permeametru Epsteina i poznanie metody pomiaru stratności magnetycznej.

2. Druga część ćwiczenia miała na celu zapoznanie się z budową i zasadą działania selsynów jak również z możliwymi ich konfiguracjami i zastosowaniami.

3. Pomiary dotyczące obwodów magnetycznych

Schemat stanowiska:

Układ pomiarowy: UN – źródło napięcia zmiennego f – częstościomierz, A – amperomierz, W

watomierz, z1, z2 – liczby zwojów, V – woltomierz, R1, R2 – rezystory, C – kondensator, OK - oscyloskop

Rdzeń zamknięty w kształcie kwadratowej ramy tworzą cztery pakiety pasków blachy

magnetycznej. Parametry badanej próbki:

- liczba zwojów uzwojenia magnesującego z1 = 500

- liczba zwojów uzwojenia pomiarowego z2 = 600

- średnia długość obwodu l = 2 [m]

- przekrój próbki s = 0.0009 [m2]

- masa próbki m = 10 [kg]

Korzystając ze wzorów:

H_m=$\sqrt{2}*H = \ \sqrt{2}*\frac{I_{1}*Z_{1}}{l}$

B_m=$\frac{U_{2}}{4,44sz_{2}f}$

$$\mu = \frac{B_{m}}{H_{m}}$$

$$\mu_{r} = \frac{\mu}{\mu_{0}}$$

µ₀ – współczynnik przenikalności magnetycznej próżni

Pomiary i wyniki obliczeń zapisaliśmy w tabeli

		f=Const=45 Hz
Lp.	I1	U2
	[A]	[V]
1	1.6	58
2	2	67
3	2.35	77
4	2.7	84
5	3.03	80
6	3.4	94
7	3.75	99
8	4.1	102
9	4.45	105
10	4.8	109

2.2 Badanie stratności magnetycznej- rozdział strat

Korzystając ze wzorów:

P_Wat=$\frac{U_{2}^{2}}{R_{w}}$ Pw = bf²

P_Vol=$\frac{U_{2}^{2}}{R_{V}}$ Pn = af

P_m=$P\frac{z_{1}}{z_{2}} - P_{\text{Wat}} - P_{\text{Vol}}$ a=1,733

P_Fe=$\frac{P_{m}}{m}$ b=0,0013

Lp.	f	U2	I1	P	PWat	PVol	Pm	Pm/f	Pn	PW	PFe	P'n	P'W
	[Hz]	[V]	[A]	[W]	[W/Hz]	[W]	[W/kg]
1	40	95.5	5.8	90	1.82405	1.82405	71.3519	1.783798	69.32	2.08	7.13519	6.932	0.208
2	42	100	4.6	95	2	2	75.16667	1.789683	72.786	2.2932	7.516667	7.2786	0.22932
3	44	105	4.6	100	2.205	2.205	78.92333	1.793712	76.252	2.5168	7.892333	7.6252	0.25168
4	46	110	4.5	105	2.42	2.42	82.66	1.796957	79.718	2.7508	8.266	7.9718	0.27508
5	48	115	4.6	110	2.645	2.645	86.37667	1.799514	83.184	2.9952	8.637667	8.3184	0.29952
6	50	120	4.65	115	2.88	2.88	90.07333	1.801467	86.65	3.25	9.007333	8.665	0.325
7	52	124	4.5	120	3.0752	3.0752	93.8496	1.8048	90.116	3.5152	9.38496	9.0116	0.35152
8	54	129	4.6	125	3.3282	3.3282	97.51027	1.805746	93.582	3.7908	9.751027	9.3582	0.37908
9	56	134	4.55	130	3.5912	3.5912	101.1509	1.806267	97.048	4.0768	10.11509	9.7048	0.40768
10	58	138	4.5	135	3.8088	3.8088	104.8824	1.808317	100.514	4.3732	10.48824	10.0514	0.43732
11	60	145	4.65	140	4.205	4.205	108.2567	1.804278	103.98	4.68	10.82567	10.398	0.468

3.Pomiary dotyczące Selsynów

3.1 Wyznaczenie sił elektromotorycznych(SEM) fazowych wirnika selsynu w funkcji kąta obrotu

U₄₅=U_n=110 [V]

Wyniki pomiarów umieściliśmy w tabeli

U45=Un=	110	[V]=const.
Wyniki pomiarów	Wyniki obliczeń
α[ᵒ]	E12[V]	E23[V]	E31[V]
0	54	34	21
15	50	43	9
30	44	50	8
45	34	54	21
60	22	54	33
75	8	50	43
90	7	44	50
105	21	34	53
120	32	22	54
135	43	8	50
150	50	7	44
165	53	21	34
180	54	33	22
195	50	43	9
210	44	50	7
225	33	53	21
240	22	54	33
255	9	50	54
270	7	44	50
285	20	34	53
300	33	22	53
315	43	9	50
330	50	7	44
345	53	21	33
360	53	33	22

Wzory do obliczeń

E₁=E_mcosα
E₂=E_mcos(α-120ᵒ)
E₃=E_mcos(α+120ᵒ)

3.2 Pomiar statyczny momentu Ms selsynu odbiorczego w funkcji kąta Θ

Wyniki pomiarów umieściliśmy w tabeli

R=4cm

U=Un=35 [V]	Lewo	Prawo
αSO [ᵒ]	0	4
Θ[ᵒ]	0	-4
P[G]	0	-15
Ms[Nm]	0	-0.00059

$$\frac{dM_{s}}{\text{dΘ}} = tg\alpha = 0,000157$$

3.3 Wyznaczanie SEM selsynu transformatorowego w funkcji kąta Θ

Schemat stanowiska przedstawia obraz poniżej

Θ[ᵒ]	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
E[V]	44	39	23	2.5	21	38	44	39	24	3	21	37	44

$$\frac{\text{dE}}{\text{dΘ}} = tg\alpha = 0,175$$

Wnioski:

1. Prądy wirowe mają tym większe skłonności do powstawania im większe jest pole przekroju rdzenia obwodu magnetycznego. Zmniejszenie strat od prądów wirowych w rdzeniu przy zadanej indukcji magnetycznej i częstotliwości można otrzymać, wykonując rdzeń z cienkich blach magnetycznych izolowanych od siebie papierem, lakierem lub warstwą ceramiczną lub stosując blachy z materiału ferromagnetycznego o dużej rezystywności. Rezystywność materiału ferromagnetycznego można zwiększyć stosując odpowiednie domieszki stopowe, np. do stali elektrotechnicznej jako domieszkę stosuje się krzem. W środowisku nieruchomym prądy wirowe powstają w skutek zmian strumienia magnetycznego.

2. 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_r = f(H_r) widoczna jest jedynie malejąca część charakterystyki. Gdybyśmy wykonali obliczenia przy wartościach prądu poniżej 1,6 A zapewne otrzymalibyśmy pełny wykres charakterystyki.

3. 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, oznaczona na wykresach B_m,nazywana została pozostałością magnetyczną lub remanencją. Pole magnetyczne narastające w przeciwnym kierunku, przy pewnej wartości niweczy magnetyzm szczątkowy. Ta wartość natężenia pola , oznaczona na wykresach jako H_m, potrzebna do otrzymania indukcji magnetycznej równej zeru, nosi nazwę natężenia koercyjnego. Zmieniając natężenie pola magnetycznego między maksymalnymi wartościami dodatnimi oraz ujemnymi, powodujemy zmiany indukcji magnetycznej, przebiegające właśnie według zamkniętych krzywych zwanych pętlami histerezy.

Pytania:

1. Dlaczego wraz z kątem niezgodności rośnie prąd pomiędzy wirnikami selsynu nadawczego i selsynu odbiorczego?

Odp: Jeżeli połączone ze sobą uzwojenia fazowe wirników SN i SO zajmują takie samo położenie względem swoich uzwojeń stojanów to nie ma różnicy potencjałów. Wobec tego w uzwojeniach tych prąd nie płynie. Podczas zmiany położenia jednego z wirników zmienia się jego potencjał, powodując jego różnice. Jeśli obrócimy wirnik selsynu nadawczego powstanie moment synchronizujący. Wartość momentu synchronizującego zależy od kąta niezgodności położeń wirników selsynów nadawczego i odbiorczego i wyrażona jest wzorem M_s=M_smsinΘ. Wraz ze wzrostem kąta rośnie wartość momentu