POLITECHNIKA LUBELSKA W LUBLINIE		Laboratorium Podstaw Elektrotechniki I Ćwiczenie nr 5
Nazwisko:	Imię :		Semestr : II	Grupa : ED 2.7	Rok akademicki : 1996/97
Temat ćwiczenia : Obwody magnetyczne				Data wykonania: 24-03-1990	Ocena :

1. Wyznaczenie i obserwacja dynamicznej charakterystyki magnesowania

Rys. 1.1. Schemat układu do oscylografowania pętli histerezy.

Tabela 1.2

Przekrój czynny rdzenia	SFe = 13 cm^2
Średnia długość linii strumienia w rdzeniu	lśr = 44 cm
Rezystancja opornika pomiarowego	R1 = 8 W
Liczba zwojów uzwojenia wzbudzającego pomiarowego	z1 = 1100 z1 = 130
Parametry układu całkującego	R2 = 11 kW C2 = 2 mF
Czułość wejścia „X” oscyloskopu Czułość wejścia „Y” oscyloskopu	Sx = 1 cm/V Sy = 0,5 cm/V

Na podstawie zaobserwowanej charakterystyki magnesowania dokonano następujących odczytów:

Obliczenia:

2. Badanie nierozgałęzionego obwodu magnetycznego. Wyznaczanie charakterystyki magnesowania prądem przemiennym.

Rys. 2.1. Schemat połączeń układu do wyznaczania charakterystyki magnesowania.

Tabela 2.2

Z1	Zp	l	SFe
-	-	m	cm^2
600	1100	0,34	11

Tabela 2.3

Pomiary					Obliczenia
	U1	I1	Up	ka		Qm	Hm	F	Bm
Lp	V	A	V	-		A	A/m.	mWb	T
	d = 0
1	20	0,00	40	1,41		0,00	0,00	0,16	0,15
2	30	0,05	55	1,41		42,30	124,41	0,23	0,20
3	40	0,06	75	1,41		50,76	149,29	0,31	0,28
4	50	0,07	93	1,41		59,22	174,18	0,38	0,35
5	60	0,09	110	1,41		76,14	223,94	0,45	0,41
6	70	0,10	128	1,41		84,60	248,82	0,52	0,48
7	80	0,12	147	1,41		101,52	298,59	0,60	0,55
8	90	0,14	165	1,42		119,28	350,82	0,68	0,61
9	100	0,15	183	1,42		127,80	375,88	0,75	0,68
10	110	0,17	200	1,42		144,84	426,00	0,82	0,74
11	120	0,18	217	1,42		153,36	451,06	0,89	0,81
12	130	0,20	235	1,43		171,60	504,71	0,96	0,87
d = 0,3
1	20	0,09	38	1,41		76,14	223,94	0,16	0,14
2	30	0,12	53	1,41		101,52	298,59	0,22	0,20
3	40	0,16	90	1,41		135,36	398,12	0,37	0,34
4	50	0,21	87	1,41		177,66	522,53	0,36	0,32
5	60	0,24	103	1,41		203,04	597,18	0,42	0,38
6	70	0,28	120	1,41		236,88	696,71	0,49	0,45
7	80	0,32	137	1,41		270,72	796,24	0,56	0,51
8	90	0,37	155	1,41		313,02	920,65	0,63	0,58
9	100	0,41	170	1,41		346,86	1020,18	0,70	0,63
10	110	0,45	187	1,41		380,70	1119,71	0,77	0,70
11	120	0,49	205	1,41		414,54	1219,24	0,84	0,76
12	130	0,53	222	1,41		448,38	1318,76	0,91	0,83
d = 0,7
1	20	0,14	35	1,41		118,44	348,35	0,14	0,13
2	30	0,19	50	1,41		160,74	472,76	0,20	0,19
3	40	0,25	65	1,41		211,50	622,06	0,27	0,24
4	50	0,32	83	1,41		270,72	796,24	0,34	0,31
5	60	0,38	97	1,41		321,48	945,53	0,40	0,36
6	70	0,45	113	1,41		380,70	1119,71	0,46	0,42
7	80	0,52	130	1,41		439,92	1293,88	0,53	0,48
8	90	0,58	147	1,41		490,68	1443,18	0,60	0,55
9	100	0,64	162	1,41		541,44	1592,47	0,66	0,60
10	110	0,70	178	1,41		592,20	1741,76	0,73	0,66
11	120	0,77	195	1,41		651,42	1915,94	0,80	0,73

Rys. 2.4. Charakterystyka magnesowania B = f (H) przy d = 0

Rys. 2.5. Charakterystyka magnesowania B = f (H) przy d = 0,3

1 - charakterystyka rdzenia

2 - charakterystyka szczeliny

3 - charakterystyka wypadkowa (rdzenia i szczeliny)

4 - charakterystyka wyznaczona na podstawie pomiarów

Rys. 2.6. Charakterystyka magnesowania B = f (H) przy d = 0,7

1 - charakterystyka rdzenia

2 - charakterystyka szczeliny

3 - charakterystyka wypadkowa (rdzenia i szczeliny)

4 - charakterystyka wyznaczona na podstawie pomiarów

Badanie rozgałęzionego obwodu magnetycznego.

Rys. 3.1. Układ pomiarowy do badania obwodu magnetycznego.

Tabela 3.2.

z1	zp1	zp2	zp3	S1	S2	S3	l1	l2	l3
-	-	-	-	mm^2	mm^2	mm^2	m	m	m
324	586	586	586	1987	1987	1987	0,183	0,473	0,473

Tabela 3.3.

	Pomiary						Obliczenia
Lp	I1	ka	U1	Up1	Up2	Up3	Hm		F1	F2	F3	Bm
	A	-	V	V	V	V	A/m.		mWb	mWb	mWb	T
1	0,03	1,42	20	37	18	14		21,04	0,28	0,14	0,11	0,14
2	0,05	1,42	30	54	23	21		35,07	0,42	0,18	0,16	0,21
3	0,05	1,42	40	70	29	28		35,07	0,54	0,22	0,22	0,27
4	0,06	1,43	50	89	35	34		42,38	0,68	0,27	0,26	0,34
5	0,07	1,43	60	105	42	40		49,44	0,81	0,32	0,31	0,41
6	0,08	1,44	70	122	48	48		56,90	0,94	0,37	0,37	0,47
7	0,09	1,44	80	141	55	54		64,01	1,08	0,42	0,42	0,55
8	0,11	1,45	90	160	64	63		78,78	1,23	0,49	0,48	0,62
9	0,12	1,47	100	175	71	70		87,12	1,35	0,55	0,54	0,68
10	0,14	1,52	110	183	81	80		105,10	1,41	0,62	0,61	0,71
11	0,18	1,65	120	213	90	90		146,69	1,64	0,69	0,69	0,82
12	0,22	1,70	130	230	98	99		184,72	1,77	0,75	0,76	0,89

Rys. 3.4. Charakterystyka magnesowania obwodu

Sprawdzenie I prawa Kirchhoffa

Tabela 3.5.

Punkt na	F1	F2	F3	DF	DF%
cha-styce	mWb	mWb	mWb	mWb	%
A	0,54	0,22	0,22	0,10	19
B	1,08	0,42	0,42	0,25	23
C	1,77	0,75	0,76	0,25	14

Sprawdzenie II prawa Kirchhoffa

Tabela 3.6.

Punkt	F		B		H		Um		Q		DQ%
ch-ki					z ch-ki magnes.		napięcia magnet.		obl.	Dane
	F1	F2	B1	B2	H1	H2	H1l1	H2l2	Um1 + Um2	I1kaz1
	mWb	mWb	T	T	A/m.	A/m.	A	A	A	A	%
A	0,54	0,22	0,27	0,11	35,07	18,00	6,42	8,51	14,93	23,00	35,09
B	1,08	0,42	0,55	0,21	64,01	35,07	11,71	16,59	28,30	41,99	32,60
C	1,77	0,75	0,89	0,38	184,72	45,00	33,80	21,29	55,09	121,18	54,54

Obliczanie parametrów schematu zastępczego i sprawdzenie I prawa Kirchhoffa

Tabela 3.7.

Punkt	m1	m2	m3	Rm1	Rm2	Rm3	Rmab	Rm
ch-ki	H/m	H/m	H/m	1/H	1/H	1/H	1/H	1/H
A	0,0077	0,0056	0,0061	11960,86	42508,45	39024,15	20345,92	32306,79
B	0,0085	0,0065	0,0078	10835,13	36622,66	30518,89	16646,66	27481,8
C	0,0112	0,009	0,0087	8223,093	26449,7	27361,76	13449	21672,09

Tabela 3.7. c.d.

Punkt	F1	Umab	F2	F3	DF	DF%
ch-ki	Wb	A	Wb	Wb	Wb	%
A	0,000501	10,20231	0,00024	0,000261	5,42E-20	1,08E-14
B	0,000589	9,812894	0,000268	0,000322	0	0
C	0,000748	10,0532	0,00038	0,000367	1,08E-19	1,45E-14

Wyznaczenie graficzne charakterystyki obwodu

Tabela 3.8.

	F1	Um1	F2	Um2	F3	Um3
L.p.	Wb	A	Wb	A	Wb	A
1	0,000529	0,000156	0,000246	0,000169	0,000246	0,000169
2	0,000623	0,00018	0,000307	0,000206	0,000307	0,000206
3	0,000776	0,000238	0,000369	0,000264	0,000369	0,000264
4	0,000922	0,000293	0,000438	0,000325	0,000438	0,000325
5	0,001061	0,000344	0,0005	0,000378	0,0005	0,000378
6	0,001191	0,00037	0,000569	0,000412	0,000569	0,000412
7	0,001307	0,000389	0,00063	0,000438	0,00063	0,000438
8	0,001445	0,000395	0,000692	0,000441	0,000692	0,000441
9	0,001568	0,000359	0,000769	0,00041	0,000769	0,00041
10	0,00166	0,000339	0,000799	0,000381	0,000799	0,000381

Rys. 3.9. Charakterystyki magnesowania

Wnioski:

Pętla histerezy jest to charakterystyka magnesowania. Na wykresie pętli histerezy magnetycznej możemy ustalić kilka istotnych punktów. Indukcję magnetyczną jaka występuje w rdzeniu przy natężeniu pola magnetycznego równym zeru nazywamy indukcją pozostałości magnetycznej lub indukcją remanencji. Natężenie pola magnetycznego, konieczne do uzyskania indukcji magnetycznej w rdzeniu równej zeru nazywamy natężeniem powściągliwym lub natężeniem koercji. Natężenie (max) pola magnetycznego oraz odpowiadającą mu indukcję magnetyczną nazywamy natężeniem oraz indukcją nasycenia. Dla danej próbki materiału ferromagnetycznego można otrzymać dowolną liczbę pętli histerezy różniących się kształtem , przy czym każda będzie odpowiadała innej wartości maksymalnej natężenia pola magnetycznego. Regulując odpowiednio napięciem zasilającym układ możemy zmieniać kształt krzywej magnesowania na oscyloskopie.

W obwodach magnetycznych źródłem pola magnetycznego może być albo uzwojenie przez które przepływa prąd elektryczny (tak jak w naszym ćwiczeniu) albo magnes trwały, będący ciałem ferromagnetycznym, w którym pole magnetyczne powstało i trwa nadal mimo że w obszarze na zewnątrz ciała prąd elektryczny nie płynie. Zależnie od charakteru prądu płynącego w obwodzie rozróżniamy obwody magnetyczne o strumieniu stałym w czasie i o strumieniu zmiennym w czasie. W naszym ćwiczeniu mieliśmy do czynienia ze strumieniem zmiennym w czasie który wywołany był przez zmienny w czasie prąd elektryczny. Ponadto w przypadku występowania w obwodzie szczeliny powietrznej obwód nasz był niejednorodny ponieważ właściwości magnetyczne powietrza są różne niż właściwości magnetyczne reszty obwodu czyli rdzenia złożonego z transformatorowych blach stalowych. Strumień magnetyczny zamykający się w rdzeniu obwodu magnetycznego nazywamy strumieniem głównym, natomiast strumień zamykający się w środowisku otaczającym ten obwód, nazywamy strumieniem magnetycznym rozproszonym. W obwodach magnetycznych wykonanych z materiałów ferromagnetycznych strumień rozproszenia można pominąć.

W naszym ćwiczeniu do badania rozgałęzionego obwodu magnetycznego używaliśmy transformatora trójfazowego o rdzeniu zbudowanym z wzajemnie izolowanych blach transformatorowych. Izolowanie blach jest konieczne ze względu na konieczność ograniczenia prądów wirowych, które mogą powodować nagrzewanie się rdzenia.

Zasada działania wielu urządzeń elektrycznych opiera się na przepływie strumienia magnetycznego w ferromagnetyku np: transformatory, dławiki, wzmacniacze magnetyczne(wzmacniacze dużych mocy), elektromagnesy itp.

---