POLITECHNIKA LUBELSKA w LUBLINIE
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI		Ćwicz. nr 3
TEMAT: OBWODY PRĄDU PRZEMIENNEGO Z ELEMENTAMI FERROMAGNETYCZNYMI		DATA: 1998-11-25
WYKONAŁ: Gzik, Gryka, Babiloński, Chęć	GRUPA: ED 3.1	OCENA:

WSTĘP:

Podstawową częścią każdego obwodu prądu przemiennego z elementem ferromagnetycznym jest uzwojenie umieszczone na rdzeniu ferromagnetycznym. Wpływ strumieni magnetycznych w rdzeniach ferromagnetycznych komplikuje analizę obwodów. Nieliniowość charakterystyki magnesowania materiału rdzenia jest powodem odkształcenia przebiegu prądu magnesującego w przypadku zasilania obwodu prądem sinusoidalnie zmiennym.

Najprostszym przykładem obwodu prądu przemiennego z elementem ferromagnetycznym jest obwód cewki z rdzeniem stalowym zwanej dławikiem.

Zjawisko rezonansu występujące w obwodzie, w którym cewka z rdzeniem ferromagnetycznym pracująca w stanie nasycenia połączona jest szeregowo lub równolegle z kondensatorem o charakterystyce liniowej nosi nazwę ferrorezonansu (odpowiednio napięć lub prądów).

Obwód ferrorezonansu napięć i charakterystyki napięciowo-prądowe elementów szeregowego obwodu ferrorezonansowego

Obwód ferrorezonansu prądów i charakterystyki napięciowo-prądowe elementów równoległego obwodu ferrorezonansowego

1. Badanie dławika

Układ pomiarowy do badania dławika.

Lp.	I	UL	P	cosϕ	S	Q	Z	L
		A	V	W	-	VA	Var	Ω	mH
1	0,5	95	10	0,21	47,5	46,4	193	16,8
2	1	155	20	0,12	155	153,8	155	20,6
3	1,5	190	35	0,12	285	282,9	125,8	25,5
4	2	205	45	0,11	410	407,4	102,6	31,2
5	2,5	220	50	0,09	550	547,7	87,8	36,3
6	3	225	60	0,08	675	675	75	42,5
7	3,5	235	70	0,08	822,5	819,8	67	47,5
8	4	240	75	0,08	960	956,9	59,9	53,3
9	4,5	250	80	0,07	1125	1122,1	55,6	57,3
10	5	250	90	0,07	1250	1246,8	50	63,6
11	5,5	255	95	0,06	1402,5	1399,8	46	69,2
12	6	260	100	0,06	1560	1557	43	74

Tabela wyników i obliczeń przeprowadzonych na laboratorium.

Wzory wykorzystane do obliczeń:

S = U * I

Q = U * I * sinϕ

Przykładowe obliczenia

S = 0,5*95 = 47,5

Q = 0,5 * 95 * 0,977 = 46,4

Wykres charakterystyk U=f(I), L=f(I), Z=f(I), P=f(I)

Wykres zależności cosϕ od I

2. Badanie zjawiska ferrorezonansu napięć

Układ pomiarowy do badania zjawiska ferrorezonansu

l.p.	I	Uc
		A	V
1	0,5	45
2	0,7	66
3	0,9	90
4	2,9	265
5	3,3	296

Tabela wyników z pomiarów przeprowadzonych na laboratorium

l.p.	I	U	Uc	Ul	ϕ	P W
		A	V	V			V
1	0,5	44	45	90	62,9	10
2	0,7	52	66	115	65,6	15
3	0,9	56	90	140	66,6	20
4	2,9	57	265	216	64,9	70
5	3,3	80	296	225	72,4	80

Tabela wyników i obliczeń uzyskanych na laboratorium

Wykres charakterystyki Uc=f(I), oraz U=f(I)

Wykres przedstawiający charakterystyki Uc=f(I), U_RL=f(I)

3. Badanie zjawiska ferrorezonansu prądów

Układ pomiarowy do badania zjawiska ferrorezonansu prądów

l.p.	U	I	Ic	Il	ϕ	P
		V	A	A		A		W
1	100	0,28	0,5	0,23	44,4	20
2	110	0,33	0,6	0,29	56,56	20
3	150	0,4	0,75	0,37	60	30
4	160	0,42	0,8	0,41	53,5	40
5	180	0,45	0,9	0,47	56,2	45
6	200	0,5	1	0,55	60	50
7	220	0,51

Wykres charakterystyki łącznej obu elementów U=f(I)

Wykres zależności Ic i I_l do U

Wnioski:

Na laboratorium odczytywaliśmy zmiany wartości mierników w zależności od wartości napięcia podawanego na wejście układu obciążonego elementem o charakterze indukcyjnym - dławikiem. Doświadczenie było przeprowadzane przy stałej częstotliwości napięcia - 50 Hz. Po zapisaniu wartości pomiarów w tabeli i po wykonaniu obliczeń okazało się zgodnie z założeniami, że faza prądów i napięć w układzie obciążonym elementem o charakterze indukcyjnym jest przesunięty i w zależności od przyłożonego napięcia wacha się w granicach od 77,8⁰ dla 95 V do 86,5⁰ dla 260 V.

W drugiej części ćwiczenia badaliśmy zjawisko ferrorezonansu.

W zależności od połączenia elementów LC mamy do czynienia z rezonansem napięć dla połączenia szeregowego elementów LC oraz z rezonansem prądów w przypadku połączenia równoległego elementów LC. Pomiary były wykonywane przy szeregowym połączeniu elementów LC przy stałej częstotliwości 50 Hz. Przy zmianie wartości napięcia zasilającego z 56 V na 57 V został odnotowany przez nas nagły skok napięcia na dławiku ze 140V na 216V i na kondensatorze 33uF z 90V na 265V. gwałtownie wzrosła także moc w układzie z 20W na 70W. skoki napięć spowodowane były zjawiskiem ferrorezonansu napięć.

W trzeciej części ćwiczenia badaliśmy zjawisko ferrorezonansu prądów. Elementy RLC połączone były równolegle. Układ zasilany był napięciem zawierającym się w granicach od 100V do 220V. z pomiarów przeprowadzonych na zajęciach nie można odczytać punktu w którym zaszło zjawisko ferrorezonansu prądów. Na wykresach nie zaobserwowano żadnych gwałtownych zmian prądu.

6

ϕ

---