Rok akademicki 1999/2000

Wydział Zarządzania i Podstaw Techniki.

Specjalność: Wychowanie Techniczne

Rok studiów 2. Grupa 4.3

LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI

Ćwiczenie nr 5

Temat: Obwody elektryczne z rdzeniami ferromagnetycznymi

Data wykonania 2000-02-25

Data oddania............................

Ocena ......................

1.Dane znamionowe użytych maszyn i przyrządów pomiarowych.

-Przekaźnik kontaktronowy 82 MA

-Cewka U=24V

-Zestyk U=110V,

I= 200mA

z=14500

dioda 12V

-Woltomierz M838

U_n=24V

-Amperomierz E3/P3/299

I_n=1.5mA

-Autotransformator (0-250)V

I_max=10A

-Przekaźnik czasowy E2/P3/187

dokładność 0.01s

typ TS1 220V, 50 Hz

-Stycznik ID01

-Woltomierz E2/P3/88 (0-300)V

-Watomierz E2/P3/275 (100-400)V, (0.5-10)A

-Amperomierz E2/P3/36 (0.5-K)A

-Cewka

I_n=0,8A

Rcu=12,4Ω

-Stycznik

U=220V

I=68mA

2. Schematy połączeń.

2.1. Układ pomiarowy do badania przekaźnika kontaktronowego.

Z =14500

Napięcie włączenia		Napięcie wyłączenia		Napięcie znamionowe
U1	U1/Un	U2	U2/Un	U	I	P	I*z
V	-	V	-	V	mA	W	A
11,8	0,49	6	0,25	24	8,5	204	123,25

W punkcie pierwszym ćwiczenia badaliśmy wpływ pola magnetycznego cewki na załączanie i wyłączanie kontaktronu. Kontaktron jest urządzeniem składającym się z dwóch płaskich sprężyn wykonanych z ferromagnetyka. Sprężyny te są zakończone zestykami pokrytymi szlachetnym metalem a całość zatopiona jest w szklanej rurce. Pole magnetyczne wytwarzane przez cewkę powoduje, że sprężyny kontaktronu zostają namagnesowane przeciwnymi ładunkami, które przyciągają się wzajemnie co doprowadza do zwarcia styków i zamknięcia obwodu. Moment zetknięcia i rozwarcia się styków zależy od pola magnetycznego cewki, które zależy od napięcia zasilającego cewkę. Napięcie załączenia kontaktronu wynosi11,8, a napięcie wyłączenia 6V. Napięcie załączenia jest większe od napięcia wyłączenia ponieważ aby doszło do załączenia trzeba pokonać opór stawiany przez sprężyny, natomiast gdy dojdzie już do załączenia sprężyny utrzymywane są poprzez siłę magnetyczną, która działa między nimi

2.2. Układ elektryczny do pomiaru zwłoki czasowej przekaźnika elektromagnetycznego.

U	Opóźnienie załączenia	Opóźnienie wyłączenia
V	s	s
220	0,05	0,5
190	0,05	0,49

W punkcie drugim ćwiczenia badaliśmy przekaźnik czasowy, w którym wykorzystane jest zjawisko narastania lub zanikania strumienia elektromagnetycznego. W przekaźnikach tego rodzaju wykorzystuje się elektromagnesy ze zwojem tłumiącym. Tłumienie jakie zapewnia taki pierścień zależy od stałej czasowej T=L/R. Po załączeniu układu szybkość narastania w nim prądu wynosi

a po odłączeniu zasilania prąd maleje według zależności:

Ponieważ podczas wyłączania obwód magnetyczny jest zamknięty , reluktancja obwodu magnetycznego mała, indukcyjność własna duża, stała czasowa duża, szybkość zanikania strumienia mała, zwłoka czasowa duża.

Zwłoka podczas załączania wynosi 0,05s przy napięciu 220V i przy napięciu 190V. Różnica w zwłokach wynika z różnych napięć zasilających, ponieważ prąd narastania zależy od tego napięcia.

Zwłoka podczas wyłączania wyniosła 0,5s przy napięciu 220V i 0,49s przy napięciu 190V, różnica ta jest powodowana tym iż w pierwszym przypadku wytworzyła się większa siła elektromotoryczna samoindukcji.

2.3. Układ pomiarowy cewki w układzie prądu przemiennego.

Przypadek „a”.

Lp.	Pomiary			Obliczenia				R cewki
		U	I	P	Z	R	XL	cosϕ	RCu
		V	A	W	Ω	Ω	Ω		Ω
1	40	0,07	1	571,4	204,1	533,7	0,357	12,4
2	70	0,12	2,5	583,3	173,6	556,9	0,297
3	100	0,18	5,5	555,6	169,7	529	0,306
4	130	0,24	9	541,6	156,3	518,6	0,288
5	160	0,31	14	516,1	145,7	495,1	0,282
6	190	0,38	19	500	131,6	482,4	0,263
7	220	0,47	24	468,1	108,6	455,3	0,232
8	240	0,54	28	444,4	96	434	0,216

Przypadek „b”.

Lp.	Pomiary			Obliczenia				R cewki
		U	I	P	Z	R	XL	cosϕ	RCu
		V	A	W	Ω	Ω	Ω		Ω
1	40	0,09	1,5	444,4	185,2	404	0,416	12,4
2	70	0,15	4,5	466,6	200	421,6	0,428
3	100	0,22	8,5	454,5	175,6	419,2	0,386
4	130	0,31	14	419,4	145,7	393,3	0,347
5	160	0,43	21	372	113,6	370,3	0,305
6	190	0,56	29	339,3	92,5	326,4	0,273
7	220	0,7	38	314,3	77,6	304,6	0,247
8	240	0,8	44	300	68,8	292	0,229

Przypadek „c”.

Lp.	Pomiary			Obliczenia				R cewki
		U	I	P	Z	R	XL	cosϕ	RCu
		V	A	W	Ω	Ω	Ω		Ω
1	20	0,13	0,5	153,8	30	150,8	0,192	12,4
2	40	0,26	1,5	153,8	22,2	152,2	0,144
3	50	0,31	2	161,3	21	160	0,129
4	60	0,37	4	162,2	29,2	159,5	0,180
5	80	0,5	7	160	28	158	0,175
6	100	0,64	11	156,3	26,9	154	0,172
7	120	0,76	15	157,9	26	156	0,164
8	140	0,9	22	155,5	27,2	155,3	0,174

	Jedn.	Przypadek „a”	Przypadek „b”	Przypadek „c”
RCu	Ω	12,4	12,4	12,4
R	Ω	169,7	175,6	26,9
XL	Ω	529	419,2	154

Jedn. Prąd	A	%
Ic=In	R	100
Ib
Ia	X

W punkcie trzecim badaliśmy cewkę w obwodzi prądu przemiennego. Z przeprowadzonych badań widać, że na parametry cewki ma wpływ rodzaj zastosowanego rdzenia. W zależności od jego rodzaju cewka ma różną rezystancję i reaktancję, pobiera również różną moc i może pracować przy innych wartościach napięcia. Rezystancja R_cu jest rezystancją uzwojenia cewki mierzoną przy prądzie stałym, natomiast rezystancja R przedstawia straty mocy w uzwojeniu i rdzeniu dla poszczególnych przypadków. Z dołączonych wykresów możemy łatwo odczytać, że dla tych samych wartości napięcia rezystancja cewki jest największa dla cewki z dużą szczeliną powietrzną, a najmniejsza dla cewki z rdzeniem zamkniętym. Reaktancja natomiast jest największa dla cewki z małą szczeliną powietrzną a najmniejsza dla cewki z dużą szczeliną. Z wykresów U=f(I) widzimy że napięci narasta najszybciej gdy mamy małą szczelinę, a najwolniej gdy mamy dużą szczelinę.

2.4. Układ pomiarowy do badania stycznika.

U	I	UP	U0	Un	In	Sn	Iw	Iw/In
V	A	V	V	V	A	V*A	A	-
19	0,1	165	125	220	0,06	13,2	1,15	19,1

W punkcie czwartym ćwiczenia badaliśmy stycznik. Z otrzymanych wyników widać, że napięcie przyciągania jest mniejsze od znamionowego napięcia stycznika. Napięcie odpadania natomiast jest mniejsze od napięcia przyciąganie. Napięcie zasilające cewkę powoduje załączanie i wyłączanie stycznika. Stycznik najlepiej pracuje przy wartościach znamionowych prądu i napięcia, ale może również pracować przy nieco niższych wartościach. Przy zbyt niskim napięciu zasilającym stycznik będzie na przemian włączał się i wyłączał.

---