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 S_Fe =12,4

4. Średnia długość drogi strumienia w rdzeniu l_śr = 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) ).

---