POLITECHNIKA LUBELSKA |
||
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI |
Ćwicz. nr 5 |
|
TEMAT: MAGNETYCZNE MNOŻNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI |
DATA: 18.11.1998r |
|
WYKONALI: Adam Komosa Łukasz Machnik Krzysztof Kusy |
GRUPA: ED 3.4 |
OCENA: |
1. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania magnetycznych mnożników częstotliwości.
2. Część teoretyczna.
Dla wielu odbiorników, takich jak indukcyjne układy grzejne, napędy elektryczne o dużych prędkościach obrotowych, pożądana jest częstotliwość napięcia zasilającego wyższa od częstotliwości sieciowej. Dla podwyższenia częstotliwości stosuje się przetwornice częstotliwości maszynowe, tyrystorowe oraz magnetyczne mnożniki częstotliwości.
Spośród wielu rodzajów mnożników magnetycznych szczególne znaczenie mają potrajacze częstotliwości, które obok trzykrotnego podwyższania częstotliwości symetryzują obciążenia jednofazowe. Dzieje się tak dlatego, że obciążenie jednofazowe zasilane przez magnetyczny potrajacz częstotliwości z sieci trójfazowej, stanowi z punktu widzenia tej sieci symetryczne obciążenie trójfazowe.
O wartości napięcia potrojonej częstotliwości na wyjściu mnożnika decyduje kształt charakterystyki magnesowania rdzeni jednofazowych transformatorów tworzących potrajacz. W oparciu o charakterystykę magnesowania można różnymi metodami analitycznymi bądź graficznymi wyznaczyć napięcie na zaciskach wyjściowych potrajacza.
3. Wyznaczanie charakterystyki magnesowania rdzenia transformatora
potrajacza.
W At.
Schemat układu pomiarowego
Dane transformatora :
1. Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego z1 = 423
2. Liczba zwojów uzwojenia wtórnego z2 = 282
3. Przekrój rdzenia SFe =12,4
4. Średnia długość drogi strumienia w rdzeniu lśr = 28,6 cm
U1 |
I0 |
P0 |
U2 |
ϕ |
sinϕ |
I |
Bm |
Hm |
σa |
V |
A |
W |
V |
rad |
-- |
A |
T |
A/m |
-- |
25 |
0,02 |
1,7 |
16 |
0,976410 |
0,8284 |
0,01657 |
0,206 |
34,55 |
1,41 |
50 |
0,05 |
2 |
33 |
1,008260 |
0,8459 |
0,04229 |
0,425 |
88,19 |
1,41 |
75 |
0,08 |
2,4 |
49 |
1,159279 |
0,9165 |
0,07332 |
0,631 |
156,16 |
1,44 |
100 |
0,13 |
4 |
66 |
1,269983 |
0,9550 |
0,12415 |
0,850 |
291,96 |
1,59 |
125 |
0,22 |
7 |
82 |
1,313418 |
0,9670 |
0,21274 |
1,056 |
538,05 |
1,71 |
150 |
0,38 |
10 |
98 |
1,394445 |
0,9844 |
0,37407 |
1,262 |
984,80 |
1,78 |
175 |
0,74 |
16 |
113 |
1,446927 |
0,9923 |
0,73430 |
1,455 |
2063,49 |
1,9 |
200 |
1,7 |
28 |
128 |
1,488350 |
0,9966 |
1,69422 |
1,648 |
5161,92 |
2,06 |
205 |
2 |
32 |
132 |
1,492668 |
0,9969 |
1,99380 |
1,700 |
6104,16 |
2,07 |
Obliczenia :
Skuteczna wartość prądu magnesującego :
gdzie:
np.
Indukcja magnetyczna :
np.
Natężenie pola magnetycznego :
np.
4. Aproksymacja charakterystyki magnesowania.
HA = 88,19 A/m HB = 5161,92 A/m |
C1 = 42,92A/m |
|||||||||
BA = 0,425 T BB = 1,648 T |
C2 = 3,327 1/T |
|||||||||
B[T]
|
0,206 |
0,425 |
0,631 |
0,850 |
1,056 |
1,262 |
1,455 |
1,648 |
1,700 |
|
H [A/m.]
|
31,77 |
83,03 |
172,5 |
361,63 |
719,54 |
1428,87 |
2715,99 |
5161,95 |
6136,92 |
Obliczenia :
Stałe równania aproksymującego :
Równanie aproksymujące :
np.
5. Demonstracja
Przebiegi napięcia:
6. Próba stanu jałowego potrajacza .
Tr W
L1
L2
L3
Schemat układu pomiarowego.
Tabela pomiarów :
U1 |
U1f |
P1 |
P2 |
P |
I1 |
U2 |
V |
V |
W |
W |
W |
A |
V |
25 |
14,43 |
0,5 |
-0,3 |
0,2 |
0,01 |
3 |
50 |
28,87 |
1 |
-0,6 |
0,4 |
0,02 |
7 |
75 |
43,30 |
2 |
-0,8 |
1,2 |
0,03 |
15 |
100 |
57,73 |
4 |
-1 |
3 |
0,05 |
24 |
125 |
72,17 |
6 |
-1,5 |
4,5 |
0,07 |
35 |
150 |
86,60 |
9,5 |
-2,5 |
7 |
0,085 |
46 |
175 |
101,03 |
14 |
-4,5 |
9,5 |
0,12 |
59 |
200 |
115,47 |
21 |
-7,5 |
13,5 |
0,16 |
74 |
225 |
129,90 |
29 |
-12 |
17 |
0,2 |
89 |
250 |
144,34 |
41 |
-17 |
24 |
0,26 |
104 |
275 |
158,77 |
57 |
-26 |
31 |
0,35 |
121 |
Obliczenia :
Napięcie fazowe :
np.
Moc :
np.
Charakterystyka P=f(U1f)
Charakterystyka I1=f(Uf1)
7. Wnioski
Charakterystyka magnesowania H = f(B) wyznaczona na podstawie pomiarów prawie idealnie pokrywa się z charakterystyką magnesowania wyznaczoną z równania aproksymującego , co potwierdza dość dobre przybliżenie tej cha-ki tym równaniem ( pomimo zastosowanych uproszczeń przy wyznaczaniu stałych równania aproksymującego).
Jak wynika z założeń konstrukcyjnych potrajacza oraz pomiarów przy użyciu oscyloskopu przebieg wyjściowy ma częstotliwość trzykrotnie większą aniżeli przebieg wejściowy. Przebieg wejściowy wykazuje ponadto dość znaczące odkształcenie od idealnej sinusoidy (obecność m.in. 3 i 5-ej harmonicznej), co jest związane z nieliniowością charakterystyki magnesowania . Przebieg wyjściowy również nie jest idealnie sinusoidalny, ponieważ zawiera oprócz trzeciej harmonicznej harmoniczne, które są jej wielokrotnością.
Charakterystyka I1 = f(U1f) ma charakter wykładniczy , tak jak w przypadku charakterystyki magnesowania.
Moc P pobierana przez układ w stanie jałowym , którą stanowią straty na rezystancjach uzwojeń cewek oraz straty w rdzeniu rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem napięcia wejściowego ( charakterystyka P = f(U1f) ).