Zakład Napędów Wieloźródłowych

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich PW

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie P2 – sprawozdanie

Pomiar parametrów w obwodach magnetycznych

Data wykonania ćwiczenia: 09.05.2014
Data oddania sprawozdania: …………………..

Zespół wykonujący ćwiczenie:

1. Poniedzielski Piotr

2. Ziemski Adam

3. Rodak Aleksandra

4. Rubaj Damian

5. Wiącek Marcin

6. Rochowicz Jakub

7. Szałtys Jacek

8. ……………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

Wydział SiMR PW
Rok ak. 2013/2014
Semestr II
Grupa 1.14

Pomiar parametrów w obwodach magnetycznych cz. I

1. Cel i zakres ćwiczenia

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

1. Opis stanowiska laboratoryjnego

Schemat układu pomiarowego:

W skład stanowiska laboratoryjnego do pomiarów dotyczących obwodów magnetycznych wchodzi: U_N – źródło napięcia zmiennego, f – częstotliwość, A – amperomierz, W – watomierz, z₁ oraz z₂ – liczby zwojów, V – woltomierz, R₁ oraz R₂ – rezystory, C – kondensator, OK – oscyloskop.

1. Opis przebiegu ćwiczenia

Pomiary wykonaliśmy dla stałej częstotliwości prądu przemiennego f=50 [Hz]. Przy wartości prądu magnesującego I₁=5 [A] odczytaliśmy wskazania watomierza i woltomierza. Takich samych odczytów dokonaliśmy dla kolejnych 9 wskazań amperomierza zmieniając wartości co 0,5 [A] w dół. Badając stratność magnetyczną wykonaliśmy pomiary mocy i prądu dla podanych w tablicy 2 wartości częstotliwości oraz napięcia. Zakres badanych częstotliwości 40-60 [Hz] ze skokiem 2 [Hz].Po zanotowaniu odczytów uprzątnęliśmy stanowisko pracy.

1. Przy wykonywaniu obliczeń posłużyliśmy się następującymi wzorami

   1. Badanie natężenia pola magnetycznego – krzywa magnesowania

Do obliczeń zastosowaliśmy zależności dla Permeametru:

$$H_{m} = \sqrt{2}H = \sqrt{2}\frac{I_{1}z_{1}}{l}$$

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

Gdzie:

l – średnia długość obwodu [m] l = 2[m]

I₁ - wartość prądu magnesującego [A]
z₁ – liczba zwojów uzwojenia magnesującego z₁ = 500

U₂ – napięcie [V]

s – pole przekroju próbki [m²] s = 0, 0009 [m²]

z₂ – liczba zwojów uzwojenia pomiarowego z₂ = 600

f – częstotliwość [Hz]

B = μH μ = μ_wμ₀

1. Pomiar rozdziału strat
   straty mocy w cewce napięciowej watomierza $P_{\text{Wat}} = \frac{U_{2}^{2}}{R_{w}}$ , gdzie R_W= 5[kΩ]
   straty mocy w cewce woltomierza $P_{\text{Vol}} = \frac{U_{2}^{2}}{R_{v}}$ , gdzie R_V=5 [kΩ]
   straty mocy w obwodzie magnetycznym $P_{m} = P\frac{z_{1}}{z_{2}} - P_{\text{Wat}} - P_{\text{Vol}}$
   stratność $P_{\text{Fe}} = \ \frac{P_{m}}{m}$ , gdzie m=10 [kg]
   straty mocy w obwodzie magnetycznym dla B_m=const P_m = P_n + P_w = af + bf²

a≈1,6; b≈0,004

1. Wnioski

Prądy wirowe(a także wydzielane ciepło) są mają większą wartość im większe jest pole przekroju rdzenia obwodu magnetycznego. Aby ograniczyć straty na prądy wirowe wykonuje się rdzeń z cienkich blaszek oddzielonych od siebie izolatorem. Może to być ceramika, papier, lakier lub ferromagnetyk o dużej rezystywności. Rezystywność zaś można zwiększyć poprzez dodanie domieszek stopowych. Do stali elektrotechnicznej dodaje się krzem. Prądy wirowe powstają poprzez zmiany strumienia magnetycznego w przewodniku.

Przenikalność magnetyczna ferromagnetyków zwiększa się do pewnej wartości aby po przekroczeniu jej maleć wraz z dalszym wzrostem natężenia pola magnetycznego.

Pole wewnątrz pętli histerezy jest proporcjonalne do mocy potrzebnej do przemagnesowania materiału. Inaczej nazywamy to stratami na histerezę. Im większe pole pętli histerezy tym trwalszy będzie ferromagnetyk (materiały magnetycznie trwałe). Węższe pole histerezy to materiały magnetycznie miękkie wykorzystywane do transformatorów i elektromagnesów.

Ewentualne błędy obliczeń są spowodowane przyjętymi zaokrągleniami, a także ograniczoną dokładnością urządzeń pomiarowych.