Politechnika Lubelska
Wydział Elektryczny
Laboratorium
Metrologii
Ćwiczenie nr 17
Temat: Wyznaczanie stratności magnetycznej oraz krzywych magnesowania aparatem Epsteina 25-cm.
Wykonujący : Sobotka Paweł
Waśkowicz Krzysztof
Data wykonania:
10.03.2000
I. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest poznanie metody pomiaru stratności blach magnetycznych aparatem Epsteina 25-cm.
II. Spis przyrządów pomiarowych użytych w ćwiczeniu.
At - autotransformator 0-125V 10A PL - P3 - 351 - E6/
A - amperomierz elektromagnetyczny kl. 0.5 zakres 1A , PL - P3 - 333 - E6/
Vsr- woltomierz wartości śr. (prostownikowy) , kl. 0,5 ,zakres 75V , PL - P3 - 256 - E6/ R - rezystor R=89Ω , Imax=1,1A , PL -K - 039 - E6/
f - częstościomierz tablicowy
M - transformator powietrzny
AE - aparat Epsteina 25 cm PL-P3-625/E6
W - watomierz elektrodyn. kl.0,5 I=2,5A U=75V cosϕN =0,1 PL-P3-222/E6
III. Wykonanie ćwiczenia.
1.Skalowanie transformatora powietrznego.
Układ do skalowania transformatora powietrznego.
Regulując wartość skuteczną prądu pierwotnego w granicach 0÷1 [A] wyznaczamy 10 punktów charakterystyki Uśr = f(Im). Jako wartość szczytową (maksymalną) Im prądu pierwotnego przyjmujemy odczytaną wartość skuteczną prądu pomnożoną przez 1,414 .
Ze względu na fluktuacje napięcia sieciowego wskazania amperomierza i woltomierza
odczytujemy jednocześnie.
Tabela pomiarów i obliczeń do skalowania transformatora powietrznego.
L.P |
I |
Uśr |
Im |
|
A |
V |
A |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0,1 |
5 |
0,141 |
3 |
0,2 |
11 |
0,282 |
4 |
0,3 |
16,5 |
0,423 |
5 |
0,4 |
22 |
0,564 |
6 |
0,5 |
28 |
0,705 |
7 |
0,6 |
33 |
0,846 |
8 |
0,7 |
39,5 |
0,987 |
9 |
0,8 |
44,5 |
1,128 |
10 |
0,9 |
50 |
1,269 |
11 |
1 |
56 |
1,41 |
Przykładowe obliczenia:
Wzór opisujący charakterystykę transformator powietrznego:
Charakterystyka transformatora powietrznego Im = f(Uśr)
2.Wyznaczanie dynamicznej krzywej magnesowania.
Układ do pomiaru strat magnetycznych i wyznaczania dynamicznej krzywej magnesowania.
Użyte w ćwiczeniu przyrządy pomiarowe opisane są w punkcie II.
Wyznaczamy kilkanaście punktów dynamicznej krzywej magnesowania badanej próbki , dla prądów o wartości skutecznej 0÷1 [A] . Prądy mniejsze niż 0,3 A nastawiamy co 0,05 A, gdyż charakterystyka ma wtedy przebieg stromy. Od 0,3A prąd nastawiamy co 0,1A. Pomiary wykonujemy w układzie jak wyżej , przy otwartym wyłączniku W2 .
Mierzymy indukcję przy przełączniku p w położeniu 1-1 , oraz prąd magnesujący w położeniu 2-2. Pomiary dla każdego punktu powtarzamy kilkakrotnie i przyjmujemy średnią .
Potrzebną wartość prądu magnesującego odczytujemy z wykresu Im = f(Uśr).
Tabela pomiarów i obliczeń.
L.P |
|
Położenie przełącznika p |
|||
|
|
1--1 ind. |
2--2 magn. |
|
|
|
I |
Uśr |
Uśr |
Hm |
Bm |
|
A |
V |
V |
A/m |
T |
1 |
0 |
0 |
0 |
0,0 |
0,00 |
2 |
0,05 |
6 |
3 |
56,7 |
0,19 |
3 |
0,1 |
18,5 |
5 |
94,6 |
0,58 |
4 |
0,15 |
31,5 |
7 |
132,4 |
0,99 |
5 |
0,2 |
39 |
12 |
227,0 |
1,22 |
6 |
0,25 |
43 |
17 |
321,6 |
1,35 |
7 |
0,3 |
45 |
23 |
435,0 |
1,41 |
8 |
0,4 |
47 |
33 |
624,2 |
1,47 |
9 |
0,5 |
48 |
43,5 |
822,8 |
1,50 |
10 |
0,6 |
48,5 |
52 |
983,6 |
1,52 |
11 |
0,7 |
49 |
64 |
1210,6 |
1,54 |
12 |
0,8 |
50 |
75 |
1418,6 |
1,57 |
13 |
0,9 |
51 |
87,5 |
1655,1 |
1,60 |
14 |
1 |
52 |
97,5 |
1844,2 |
1,63 |
Przykładowe obliczenia:
Charakterystyka magnesowania badanej próbki Bm = f(Hm)
3.Wyznaczenie stratności magnetycznej.
Wyznaczamy dla badanej próbki stratność przy indukcji 1,0T i 1,5T korzystając z układu jak w p.2
Użyte w ćwiczeniu przyrządy pomiarowe opisane są w punkcie II.
Wyznaczamy dla badanej próbki stratność przy indukcji 1 T i 1,5 T . Dla obydwu wartości indukcji wyznaczamy współczynnik kształtu , przy włączonym wyłączniku W2 . przy pomiarach strat wyłącznik W2 otwieramy ,przełącznik p cały czas w położeniu 1-1 . Odczyty wartości watomierza i woltomierza wartości średniej powinny być równoczesne , tak samo odczyty Vśr i V .
Tabela pomiarów i obliczeń.
L.p. |
B |
f |
I |
U2 |
U2śr |
k |
P |
Pż |
pż |
|
[T] |
[Hz] |
[A] |
[V] |
[V] |
--- |
[W] |
[W] |
[W/kg] |
1 |
1 |
50 |
0,15 |
35 |
31,5 |
1,111 |
7,2 |
7,1 |
4,32 |
2 |
1,5 |
|
0,37 |
52,5 |
46,8 |
1,123 |
15,2 |
14,98 |
9,11 |
Przykładowe obliczenia:
4.Rozdział strat magnetycznych.
Użyte w ćwiczeniu przyrządy pomiarowe opisane są w punkcie II. Układ jak w punkcie 2.
Wyznaczamy rozdział strat metodą zmiennej częstotliwości przy indukcji Bm = 0,8 T , zasilając układ z elektronicznego generatora mocy na zakresie 32 V . Pomiary wykonujemy przy częstotliwościach 20-30-40-50-55 Hz .
Tabela pomiarów i obliczeń.
L.p. |
B |
f |
I |
U2 |
U2śr |
k |
P |
Pż |
Pż/f |
|
[T] |
[Hz] |
[A] |
[V] |
[V] |
--- |
[W] |
[W] |
[W/Hz]∙10-3 |
1 |
0,8 |
20 |
0,1 |
11 |
10 |
1,100 |
0,9 |
0,88 |
43,91 |
2 |
|
30 |
0,11 |
16,5 |
15 |
1,100 |
1,5 |
1,45 |
48,37 |
3 |
|
40 |
0,12 |
22 |
20 |
1,100 |
2,2 |
2,11 |
52,82 |
4 |
|
50 |
0,125 |
28 |
25,2 |
1,111 |
3,1 |
2,96 |
59,18 |
5 |
|
55 |
0,13 |
31 |
28,2 |
1,099 |
3,6 |
3,43 |
62,31 |
Przykładowe obliczenia:
Wykres Pż/f =f(f)
Odczytane z wykresu: k1 = 33,1∙10-3 , k2·f = 26,08∙10-3 k2 =5,2·10-4
Dla częstotliwości 50 Hz i indukcji 0,8 T rozdział strat wynosi:
straty histerezowe Ph = k1∙f =33,1∙10-3 ∙50 =1,66 W
straty wiroprądowe Pi = k2∙f = 26,08∙10-3∙50 =1,304 W
Wnioski.
charakterystyka transformatora powietrznego Im = f(Uśr) jest zgodnie z teorią linią prostą;
charakterystyka magnesowania badanej próbki ma widoczną nieliniowość w początkowym zakresie charakterystyki , a także w zakresie nasycenia próbki
stratność badanej próbki wyniosła 4,32 W/kg przy indukcji 1,0 T i 9,11 W/kg przy indukcji 1,5 T; potwierdziło to teoretyczną zależność stratności od indukcji (stratność rośnie wraz ze wzrostem indukcji);
w badanej próbce przy częstotliwości 50 Hz i maksymalnej indukcji 0,8 T 1,66 W (56 % całkowitych strat) to straty histerezowe, natomiast 1,304W (44 %) to straty wiroprądowe;
2
220V~
M
Vśr
R
At
A
f
Uśr [ V ]
Im [ A ]
f
A
220V~
(G~)
W
At
M
AE
p
1 1
2 2
Vśr
W2
V
W1
Hm [ A/m ]
Bm [ T ]
f [ Hz ]
Pż /f [ ( W/Hz)*10-3 ]
k2 * f
k1