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 cosϕ_N =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 U_śr = f(I_m). Jako wartość szczytową (maksymalną) I_m 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 I_m = f(U_śr)

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 I_m = f(U_śr).

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 B_m = f(H_m)

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 V_śr 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 B_m = 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 P_ż/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 P_h = k₁∙f =33,1∙10^-3 ∙50 =1,66 W

• straty wiroprądowe P_i = k₂∙f = 26,08∙10^-3∙50 =1,304 W

1. Wnioski.

• charakterystyka transformatora powietrznego I_m = f(U_śr) 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

V_śr

R

At

A

f

U_śr [ V ]

I_m [ A ]

f

A

220V~

(G_~)

W

At

M

AE

p

1 1

2 2

V_śr

W₂

V

W₁

H_m [ A/m ]

B_m [ T ]

f [ Hz ]

P_ż /f [ ( W/Hz)*10^-3 ]

k₂ * f

k₁

---