POLITECHNIKA LUBELSKA		LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI
w LUBLINIE		*wiczenie Nr 5
Doluk Jezierski Kolasik	Adam Krzysztof Maiusz	Semestr: 2	Grupa ED 2.4	Rok akademicki 1998/99
Temat *wiczenia: Obwody magnetyczne.			Data wykonania 22-03-99	Ocena

1. Wyznaczenie dynamicznej charakterystyki magnesowania.

Tabela 5.1

Przekrój czynny rdzenia	SFe =13,00 cm^2
Średnia długość linii strumienia w rdzeniu	= 44 cm
Rezystancja opornika pomiarowego	R1 =3,9 Ω
Liczba zwojów uzwojenia wzbudzającego Pomiarowego	=1100 =130
Parametr układu całkującego	R2 =12 kΩ C2 = 2 μF
Czułość wejścia „X” oscyloskopu Czułość wejścia „Y” oscyloskopu	SX =0,5 V/cm SY = 2 V/cm

B_max=k_B*y_max B_r=k_B*y_r H_max=k_H*x_max H_c=k_H*x_c

B_max=7,9542 [T] B_r=2,84 [T] H_max=11538 [A/m] H_c=1282 [A/m]

2. Badanie nie rozgałęzionego obwodu magnetycznego.

Wyznaczanie charakterystyki magnesowania prądem przemiennym

Schemat obwodu

Tablica 5.2

		L	SFe
---	---	m
1100	600	0,3	0,001161

Przykłady obliczeń:

Tabela 5.3

Pomiary							Obliczenia
Lp.	U1	I1		Up.	Ka		Θm.		Hm.		Φ	Bm.
	V	A		V	---		A		A/m.		Wb	T
	δ = 0
1	30	0,05	50			1,41		77,55		258,5	3,74*10^-4		0,323
2	35	0,055	57,5			1,41		85,29		284,3	4,31*10^-4		0,371
3	40	0,06	65			1,41		93,06		310,2	4,87*10^-4		0,419
4	45	0,07	75			1,411		108,63		362,1	5,62*10^-4		0,484
5	50	0,075	80			1,412		116,49		388,3	5,99*10^-4		0,516
6	55	0,08	90			1,413		124,32		414,4	6,74*10^-4		0,581
7	60	0,085	97,5			1,414		132,18		440,6	7,31*10^-4		0,629
8	70	0,1	115			1,415		155,64		518,8	8,62*10^-4		0,742
9	80	0,116	132,5			1,416		180,66		602,2	9,93*10^-4		0,856
10	90	0,13	150			1,418		20277		675,9	11,24*10^-4		0,969
11	100	0,145	157,5			1,420		226,47		754,9	11,81*10^-4		1,017
12	110	0,16	182,5			1,421		250,08		833,6	13,68*10^-4		1,179
		0,3													H'
1		10	0,05	25^?			1,41		77,55		258,5	1,87*10^-4		0,161	226
2		20	0,09	30^?			1,41		139,59		465,3	2,24*10^-4		0,194	272,7
3		30	0,12	45			1,41		186,12		620,4	3,37*10^-4		0,262	368,3
4		40	0,16	60			1,41		248,16		827,2	4,49*10^-4		0,387	544,0
5		45	0,20	70			1,41		310,2		1034	5,24*10^-4		0,452	635,4
6		50	0,235	75			1,41		364,47		1214,9	5,62*10^-4		0,484	680,4
7		60	0,275	90			1,41		426,51		1421,7	6,74*10^-4		0,581	816,8
8		70	0,31	107,5			1,41		4808,1		1602,7	8,06*10^-4		0,694	975,6
9		80	0,35	122,5			1,41		542,85		1809,5	9,18*10^-4		0,791	1112,0
10		90	0,39	140			1,41		604,8		2016,3	10,49*10^-4		0,904	1270,9
11		100	0,43	155			1,41		666,93		2223,1	11,62*10^-4		1,001	1407,2
12		110	0,47	170			1,41		728,97		2429,9	12,74*10^-4		1,098	1543,6
		0,7													H'
1		10	0,06	12,5			1,41		93,06		310,2	0,93*10^-4		0,081	111,9
2		20	0,125	30			1,41		193,86		646,2	2,24*10^-4		0,194	268,1
3		30	0,175	45			1,41		271,41		904,7	3,37*10^-4		0,291	402,1
4		40	0,23	60			1,41		356,73		1189,1	4,49*10^-4		0,387	534,8
5		45	0,26	65			1,41		403,26		1344,2	4,87*10^-4		0,420	580,4
6		50	0,29	75			1,41		449,79		1499,3	5,62*10^-4		0,484	668,8
7		60	0,36	87,5			1,41		558,36		1861,2	6,56*10^-4		0,565	780,8
8		70	0,41	100			1,41		635,91		2119,7	7,49*10^-4		0,647	894,1
9		80	0,47	115			1,41		728,97		2429,9	8,62*10^-4		0,743	1026,7
10		90	0,53	130			1,41		822,03		2740,1	9,74*10^-4		0,840	1160,8
11		100	0,59	146			1,41		915,09		3050,3	10,94*10^-4		0,943	1303,1
12		110	0,66	162,5			1,41		1023,66		3412,2	12,18*10^-4		1,050	1451,0

3. Badanie rozgłęzionego obwodu magnetycznego.

Schemat układu

Użyte przyrządy:

• woltomierz elektromagnetyczny kl. 0,5

• amperomierz elektromagnetyczny kl. 0,5

Tabela 5.4

				S1	S2	S3
---	---	---	---				m	m	m
324	586	586	586	0,00198	0,00198	0,00198	0,183	0,473	0,473

Przykłady obliczeń:

Tabela 5.5

Lp.	Pomiary								Obliczenia
	I1		ka	U1		Up1	Up2	Up3	Hm.	Φ1	Φ2	Φ3	Bm.
	A		---	V		V	V	V	A/m.	Wb*10^-4	Wb*10^-4	Wb*10^-4	T
1	0,05	1,425			30	48	20	20	32,70	3,68	1,53	1,53	0,1858
2	0,065	1,427			40	64	28	30	42,56	4,91	2,15	2,30	0,2479
3	0,07	1,43			50	80	34	36	45,94	6,14	2,61	2,76	0,3101
4	0,08	1,44			60	96	40	46	52,87	7,37	3,07	3,53	0,3722
5	0,09	1,448			70	112	48	54	59,80	8,60	3,68	4,15	0,4343
6	0,105	1,455			80	130	58	62	70,11	9,99	4,45	4,76	0,5045
7	0,112	1,47			90	148	66	70	75,55	11,37	5,07	5,38	0,5742
8	0,135	1,48			100	164	72	78	91,69	12,60	5,53	5,99	0,6363
9	0,16	1,56			110	180	80	86	114,55	13,83	6,14	6,61	0,6984

- Sprawdzanie I prawa Kirchhoffa

Tabela 5.6

Punkt na Ch-styki	Φ1	Φ2	Φ3	ΔΦ	ΔΦ%
	Wb	Wb	Wb	Wb	%
A	4,91*10^-4	2,15*10^-4	2,30*10^-4	0,46*10^-4	10,9
B	11,37*10^-4	5,07*10^-4	5,38*10^-4	0,92*10^-4	8
C	13,83*10^-4	6,14*10^-4	6,61*10^-4	1,08*10^-4	7,8

I prawo Kirchhoffa dotyczy bilansu strumieni w węźle. Suma algebraiczna strumieni w węźle obwodu magnetycznego równa jest zeru

- Sprawdzanie II prawa Kirchhoffa

Tabela 5.7

Punkt chr-styki	Φ		B		H Z ch-ki Magnes.		Uμ Napięcia Magnet.				Θ		∆Θ%
																						Obl.	Dane.
		Φ1	Φ2	B1	B2	H1	H2	H1l1		H2l2		Uμ1 + Uμ2	I1kaz1
	Wb*10^-4	Wb*10^-4	T	T	A/m.	A/m.		A		A	A	A	%
A	4,91	2,15	0,247	0,108	42,56	33		7,79		15,60	23,39	30,01	22
B	11,37	5,07	0,574	0,256	75,55	40		13,82		18,92	27,74	53,34	48
C	13,83	6,14	0,698	0,310	114,55	45		20,96		21,28	42,24	80,87	47,7

II prawo Kirchhoffa określa bilans napięć magnetycznych w oczku obwodu. Suma algebraiczna napięć magnetycznych w zamkniętym obwodzie magnetycznym równa się sumie sił magnetomotorycznych (amperozwojów) działających w tym obwodzie:

- Obliczanie parametrów schematu zastępczego i sprawdzanie I prawa Kirchhoffa.

Tabela 5.8

Punkty ch-ki				Rμ1	Rμ2	Rμ3	Rμab	Rμ
	H/m.	H/m.	H/m.	l/H	l/H	l/H	l/H	l/H
A	0,00635	0,00434	0,0052	14555	55043	45940	25040	39595
B	0,00745	0,0063	0,0062	12406	37918	38530	19110	31516
C	0,00613	0,0067	0,00695	38970	35655	34372	17500	56470

Tabela 5.8 c.d.

Punkty ch-ki	Φ1	Uμab	Φ2	Φ3	∆Φ	∆Φ%
	Wb	A	Wb	Wb	Wb	%
A	5,9*10^-4	14,77	2,6*10^-4	3,2*10^-4	0,1*10^-4	1,7
B	8,8*10^-4	16,81	4,4*10^-4	4,3*10^-4	0,1*10^-4	1,4
C	7,4*10^-4	12,95	3,6*10^-4	3,7*10^-4	0,1*10^-4	1,3

- Wyznaczani graficzne charakterystyki Ф=f(I*z) obwodu.

Tabela 5.9

Lp.	Φ1	B1	Uμ1	Φ2	B2	Uμ2	Φ3	B3	Uμ3
	Wb		A	Wb		A	Wb		A
1	3,68	0,1858	4,57	1,53	0,077	4,73	1,35	0,068	4,2
2	4,91	0,247	5,5	2,15	0,108	8,514	2,30	0,116	8,5
3	6,14	0,310	6,58	2,61	0,132	9,4	2,27	0,13	9,46
4	8,60	0,434	10,43	3,68	0,186	10,4	4,15	0,21	12,7
5	11,37	0,574	13,36	5,07	0,2560	14,19	5,38	0,27	14,6
6	13,83	0,698	23,8	6,61	0,334	17,5	6,61	0,33	18,92

Charakterystyki poszczególnych gałęzi:

1-
2 -
3 -

Charakterystyka łączna: 1+4 -

Wnioski :

1. Nierozgałęziony obwód magnetyczny:

1. Wraz ze wzrostem szerokości szczeliny wzrasta wartość natężenia H przy tej samej wartości napięcia zasilającego

2. Wraz ze wzrostem szerokości szczeliny wzrasta wartość przepływającego prądu elektrycznego

3. Wartość indukcji magnetycznej nie zależy od szerokości szczeliny (dla niewielkich szczelin δ<0,2*
   )

4. Wraz ze wzrostem szerokości szczeliny napięcie wyjściowe maleje, więc można stwierdzić, że zostaje odkładane na szczelinie

5. Jak wynika z charakterystyki magnesowania Bm=f(Hm) wraz ze wzrostem natężenia magnetycznego rośnie indukcja magnetyczna (zależność logarytmiczna). Im większa szczelina jest większa tym wykres char-ki jest pod mniejszym kątem do osi Hm

6. Obwód ze szczeliną możemy rozwiązać metodą graficzną, znając char-kę rdzenia (δ=0), oraz char-kę szczeliny.

7. Znajdując char-kę wypadkową otrzymujemy charakterystykę dla obwodu ze szczeliną

2. Rozgałęziony obwód magnetyczny

1) W doświadczeniu sprawdzającym I prawo Kirchoffa można przyjąć, że prawo to jest potwierdzone, ponieważ suma strumieni w węźle , odpowiednio dla przypadków, równa się A: 0,45*10^-4 ; B: 0,92*10^-4 ; C: 1,08*10^-4

a bezwzględny błąd wynosi

A: =10,9 %; B: = 8 %; C: =7,8 %

a więc mieści się w granicy błędu, który wynosi 15%

2) W doświadczeniu dotyczącym II prawa Kirchhoffa bezwzględny błąd jest dosyć duży i wynosi (odpowiednio);

A: =22 % ; B: =48 % ; C: =47 %

Ten duży błąd spowodowany jest m.in.:

• wydzieleniem energii cieplnej na cewce i w rdzeniu

• rozproszeniem strumienia poza rdzeń w cewce zasilającej

• występowaniem prądów wirowych

3. Obliczanie parametrów obwodu zastępczego

• Obwód magnetyczny można traktować zastępczy jako nieliniowy obwód elektryczny

• potwierdza to doświadczenie w którym obliczamy parametry schematu zastępczego i sprawdzamy I prawo Kirchhoffa. Jest ono słuszne gdyż suma strumieni w gałęziach przy zadanym wymuszeniu jest w przybliżeniu równa zeru( dla wszystkich przyp.) A,B,C=0,1*10^-4 ; a bezwzględny błąd wynosi A: =17 %; B: =14 %; C: =13% (mieści się w granicy błędu)

• z tych rozważań możemy wysnuć wniosek, że prawo Kirchhoffa możemy stosować dla obwodów magnetycznych przy teoretycznym rozpatrywaniu obwodu, w praktyce musimy uwzględnić błędy przytoczone w punkcie c).

B_r=10

H_c=4

Y_max=28

X_max=36

Y_r= 10

X_c=4

---