Temat: Badanie cewki z rdzeniem ferromagnetycznym (dławik)
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości rdzeni wykonanych z materiałów magnetycznych oraz ich wpływ na elektryczne właściwości cewek indukcyjnych a rdzeniem.
Program ćwiczenia
Wyznaczenie charakterystyki dławika przy prądzie zmiennym
Schemat zbudowanego układu
Kompensacja mocy biernej.
Schemat badanego układu
Pomiary:
Ad a) Wyznaczenie charakterystyki dławika przy prądzie zmiennym
Napięcie zasilające zmieniamy od wartości 50 V do 250V, odczytując wskazania mierników. Po ostatnim odczycie należy zmniejszyć napięcie do zera. Pozostawienie na dłużej dławika zasilanego napięciem powyżej 200V może spowodować nadmierne jego nagrzewanie.
Lp |
U |
I |
P |
Z |
cosφ |
XL |
R |
L |
|
V |
A |
W |
Ω |
- |
Ω |
Ω |
H |
1 |
50 |
0,034 |
0 |
1470,58824 |
0 |
1470,58824 |
0 |
4,68340202 |
2 |
70 |
0,048 |
0,5 |
1458,33333 |
0,14881 |
1442,09607 |
217,0139 |
5,28378969 |
3 |
90 |
0,063 |
0,75 |
1428,57143 |
0,132275 |
1416,01863 |
188,9645 |
5,11141115 |
4 |
110 |
0,082 |
1,5 |
1341,46341 |
0,166297 |
1322,78446 |
223,0815 |
4,92314001 |
5 |
130 |
0,105 |
2 |
1238,09524 |
0,14652 |
1224,73333 |
181,4059 |
4,47815039 |
6 |
150 |
0,13 |
2,5 |
1153,84615 |
0,128205 |
1144,32424 |
147,929 |
4,11545615 |
7 |
170 |
0,161 |
3 |
1055,90062 |
0,109609 |
1049,53858 |
115,7363 |
3,71106643 |
8 |
190 |
0,201 |
4 |
945,273632 |
0,104739 |
940,07434 |
99,00745 |
3,30917767 |
9 |
210 |
0,255 |
5,5 |
823,529412 |
0,102708 |
819,174239 |
84,58285 |
2,8782073 |
10 |
230 |
0,347 |
7 |
662,824207 |
0,087708 |
660,269816 |
58,13519 |
2,28791403 |
11 |
250 |
0,496 |
13 |
504,032258 |
0,104839 |
501,254656 |
52,84209 |
1,76463932 |
Z=U/I XL=Zsinφ R=Zcosφ
cosφ = P/UI L=X/2πf X= XL +R
Wykres 1. Charakterystyki I, P, L w funkcji napięcia zasilającego
Wykres 2. Charakterystyki I, P, L i R w funkcji napięcia zasilającego
(jeden wykres z R)
Ad b) Kompensacja mocy biernej
Do układu jak w pkt a) dodajemy kondensator i sprawdzamy jak zmienia się napięcie i moc.
Tabela dla przyłączonego kondensatora
Lp |
U |
I |
P |
cosφ |
S |
|
V |
A |
W |
- |
VA |
1 |
130 |
0,097 |
1,5 |
0,118953 |
12,61 |
2 |
150 |
0,102 |
2 |
0,130719 |
15,3 |
3 |
170 |
0,103 |
3 |
0,171331 |
17,51 |
4 |
190 |
0,094 |
4 |
0,223964 |
17,86 |
5 |
210 |
0,092 |
5,5 |
0,284679 |
19,32 |
6 |
230 |
0,13 |
7 |
0,234114 |
29,9 |
7 |
250 |
0,23 |
12 |
0,208696 |
57,5 |
Tabela bez podłączonego kondensatora, dla porównania mocy biernej i cosφ
Lp |
U |
I |
P |
cosφ |
S |
|
V |
A |
W |
- |
VA |
5 |
130 |
0,105 |
2 |
0,14652 |
13,65 |
6 |
150 |
0,13 |
2,5 |
0,128205 |
19,5 |
7 |
170 |
0,161 |
3 |
0,109609 |
27,37 |
8 |
190 |
0,201 |
4 |
0,104739 |
38,19 |
9 |
210 |
0,255 |
5,5 |
0,102708 |
53,55 |
10 |
230 |
0,347 |
7 |
0,087708 |
79,81 |
11 |
250 |
0,496 |
13 |
0,104839 |
124 |
Wnioski
Indukcyjność cewki jest zależna, od napięcia prądu zasilającego. Dołączenie do obwodu kondensatora powoduje zmniejszenie współczynnika mocy cosφ, a tym samym przy pomiarach od 170V obserwujemy znaczne zmniejszenie się mocy biernej, jest ona nawet 2 razy mniejsza niż w układzie bez kondensatora.
Małe wartości mocy czynnej są wynikiem faktu, że w idealnym dławiku jej wartość powinna być równa zero.
Badany dławik w znacznym stopniu odbiega od idealnego, występują w nim znaczne opory rezystancyjne (ok. kilkudziesięciu do nawet kilkuset omów)