POLITECHNIKA LUBELSKA w LUBLINIE
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI		Ćwicz. nr 3
TEMAT: Badanie pola elektromagnetycznego cewki cylindrycznej z przewodzącym rdzeniem.		DATA: 1997.03.24
WYKONAŁ: Mirosław Łakomy	GRUPA: ED 4.4	OCENA:

Skład grupy: Garbacz Tomasz Kuźma Jacek Łakomy Mirosław

Cel ćwiczenia: zbadanie , poznanie charakterystycznych własności i porównanie cewki z rdzeniem litym, zblachowanym, wykonanym z różnych metali.

Układ pomiarowy do ćwiczenia

Parametry cewki : z = 326 zw d = 71,2 mm R = 0,55 k = 0,99

Stałe sond: C_{Hn max} = 3138,5 (A/m.)/mV C_{Hst max} = 7917 (A/m.)/mV

C_{Hn skut} = 2219 (A/m.)/mV C_{Hst skut} = 5568 (A/m.)/mV

1.Porównanie cewki z wsadem jednolitym i zblachowanym .

Rodzaj wsadu	Jednolity	Zblachowany
I [A]	3,9	2,6
U [V]	6	6
P. [W]	10	5

. 2.Pomary rozkładu natężenia pola magnetycznego na powierzchni wsadów

L.P.	X	Un	Us	Hnom	Hsom	I	U	P.	Pw	Rodzaj wsadu
	cm	mV	mV	A/m.	A/m.	A	V	W	W
1	0	0,02	0,07	44,4	389,76
2	2	0,06	0,06	133	334,08
3	4	0,25	0,06	555	334,08
4	6	0,51	0,06	1132	334,08
5	8	0,77	0,05	1709	278,4					wsad
6	10	1,12	0,04	2485	222,72					stalowy
7	12	1,86	0,17	4127	946,56	3,9	6	15	6,63	krótki
8	14	0,64	0,81	1420	4510,08
9	16	0,1	0,53	222	2951,04
10	18	0,01	0,41	22,2	2282,88
11	20	0,01	0,45	22,2	2505,6
12	22	0,03	0,31	66,6	1726,08
13	24	0,02	0,26	44,4	1447,68
1	0	0,04	0,02	88,8	111,36
2	2	0,03	0,02	66,6	111,36
3	4	0,02	0,02	44,4	111,36
4	6	0,01	0,02	22,2	111,36					wsad
5	8	0,03	0,02	66,6	111,36					stalowy
6	10	0,04	0,02	88,8	111,36					długi
7	12	0,07	0,02	155	111,36	1,6	6	10	8,6
8	14	0,09	0,01	200	55,68
9	16	0,11	0,01	244	55,68
10	18	0,13	0,01	288	55,68
11	20	0,17	0,01	377	55,68
12	22	0,2	0,01	444	55,68
13	24	0,24	0,03	533	167,04
1	0	1,4	0,14	3107	779,52
2	2	1	1,1	2219	6124,8
3	4	0,1	0,67	222	3730,56
4	6	0,03	0,53	66,6	2951,04
5	8	0	0,46	0	2561,28					wsad
6	10	0	0,42	0	2338,56	3,8	6	10	2,1	stalowy
7	12	0,01	0,4	22,2	2227,2					i
8	14	0,01	0,39	22,2	2171,52					aluminiowy
9	16	0	0,39	0	2171,52
10	18	0,01	0,39	22,2	2171,52
11	20	0,01	0,38	22,2	2115,84
12	22	0,02	0,37	44,4	2060,16
13	24	0,02	0,34	44,4	1893,12
14	26	0,02	0,28	44,4	1559,04
15	28	0,02	0,18	44,4	1002,24

Przykład obliczeń:

Maksymalne natężenie pola magnetycznego H_som = C_s*U_s

składowa styczna - H_som = 5568 (A/m.)/mV * 0,07mV = 389,76 A/m.

H_nom = C_n * U_n

składowa normalna - H_nom = 2219 (A/m.)/mV * 0,02 mV = 44,4 A/m.

Straty mocy czynnej we wsadzie P_w = P. - I^2*R

P_w = 15 W - (3,9A)² * 0,55 = 6,63 W

Wykresy:

dla składowej normalnej max. natężenia pola magnetycznego

dla składowej stycznej max. natężenia pola magnetycznego

Pomiary rozkładu strumienia magnetycznego skojarzonego z cewką i rdzeniem.

L.P.	X	U1	1m	U2	2m
	cm	V	Wb	V	Wb
1	0	0,42	0,0001
2	1,5	0,42	0,0001	0,14	6,31E-05
3	4,5	0,4	0,0001	0,22	9,91E-05	wsad
4	7,5	0,34	0,0001	0,26	0,000117	stalowy
5	10,5	0,25	8E-05	0,28	0,000126
6	13,5	0,15	5E-05	0,28	0,000126
7	16,5	0,09	3E-05	0,15	6,76E-05
8	19,5	0,07	2E-05	0,1	4,5E-05
9	22,5	0,05	2E-05	0,15	6,76E-05
			stalowy
1	1,5	0,25	8,04E-05	0,14	6,31E-05
2	4,5	0,32	0,000103	0,21	9,46E-05
3	7,5	0,39	0,000125	0,26	0,000117
4	10,5	0,42	0,000135	0,28	0,000126
5	13,5	0,42	0,000135	0,28	0,000126
6	16,5	0,42	0,000135	0,05	2,25E-05
7	19,5	0,38	0,000122	0,01	4,5E-06	wsad
8	22,5	0,22	7,08E-05	0,14	6,31E-05	stalowy
			aluminiowy			i
9	1,5	0,11	3,54E-05	0,03	1,35E-05	aluminiowy
10	4,5	0,079	2,54E-05	0,04	1,8E-05
11	7,5	0,063	2,03E-05	0,01	4,5E-06
12	10,5	0,57	0,000183	0,01	4,5E-06
13	13,5	0,054	1,74E-05	0,03	1,35E-05
14	16,5	0,053	1,71E-05	0,01	4,5E-06
15	19,5	0,051	1,64E-05	0,01	4,5E-06
16	22,5	0,045	1,45E-05	0,01	4,5E-06

Przykład obliczeń:

_1m. = U₁ /(4,44* f * z)

_1m. = 0,42V / (4,44 * 50Hz* 14zw) = 0,0001 Wb

_2m. = U₂ / (4,44 * f * z₂)

_2m. = 0,14V / ( 4,44 * 50Hz * 10zw) = 6,31 * 10^-5 Wb

U₁ - wartość skuteczna napięcia w sondzie obejmującej cewkę

U₂ - wartość skuteczna napięcia w sondzie nawiniętej na wsad

z - ilość zwojów sondy

_1m. -strumień magnetyczny skojarzony z układem cewka-wsad

_2m. - strumień magnetyczny skojarzony z wsadem

4. Wykresy rozkładu strumienia magnetycznego skojarzonego z układem cewka-wsad (_1m ) oraz tylko z wsadem (_2m. ).

4.Wnioski

Większy pobór energii przez cewkę ze wsadem jednolitym niż przez cewkę ze wsadem zblachowanym jest związany z tym, że w przypadku cewki ze wsadem jednolitym indukują się prądy wirowe o znacznych wartościach . Prądy te są zminimalizowane w przypadku wsadu zblachowanego który zbudowany jest z cienkich blach magnetycznych oddzielonych materiałem izolacyjnym co w końcowym efekcie powoduje ograniczenie prądów wirowych. Prądy indukowane we wsadzie zmniejszają strumień magnetyczny co powoduje jednoczesną zmianę reaktancji , na reaktancję ma również wpływ średnica wsadu - ze wzrostem średnicy reaktancja układu maleje.

.

Wsad stalowy

Wsad stalowo-aluminiowy

f [Wb] [Wb]

X [cm]

Część stalowa

F_2m

F_1m

Geometryczny środek cewki

Część aluminiowa

---