Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich
Pomiary parametrów w obwodach
magnetycznych i łączach selsynowych
Data oddania sprawozdania: 19.05.2011
Ocena:...................................................
Wykonał zespół:
1. Marcin Kołda
2. Dawid Grochowiec
3. Arct Patryk
4. Mateusz Krystek
5. Konrad Bojko
6. Piotr Żaczek
7. Szymon Jakubowski
8. Bartosz Dębowski
9. Patryk Huszcza
Rok ak.: 2010/2011
Semestr: 2
Grupa: 1.3
Warszawa 2011r.
Celem ćwiczenia jest:
- utrwalenie podstawowych wiadomości charakteryzujących pole magnetyczne,
- poznanie metody pomiaru natężenia pola magnetycznego, indukcji magnetycznej, przenikalności i stratności blach magnetycznych Permeametru EPSTEINA,
- zapoznanie się z budową i zasadą działania selsynów, możliwymi konfiguracjami pracy i zastosowaniami.
2. Wstęp teoretyczny
• Selsyn - o zasadzie działania zbliżonej do silnika elektrycznego, używana jako przyrząd pomiarowo-wskaźnikowy, który może jednocześnie wykonać pewną pracę. Złożony jest z dwóch uzwojeń ułożonych w stałym polu magnetycznym o tej samej orientacji (np. pionowo w góre), przez które płynie prąd. Obydwa uzwojenia są zwykle odseparowane przestrzennie, jedno znajduje się w miejscu, gdzie dokonywany jest pomiar, drugie zaś tam, gdzie znajduje się mierzony obiekt. Zmiana orientacji jednego z uzwojeń powoduje wychylenie się drugiego. Selsyny spotkać można np. nastacjach elektroenergetycznych wyposażonych w transformatory z przełączaniem zaczepów pod obciążeniem w roli wskaźnika położenia zaczepów. Selsyn nadawczy znajduje się wtedy w obudowie przełącznika zaczepów na transformatorze, selsyn odbiorczy (poruszający wskazówke na tarczy) w nastawni obiektu.
• Histereza- zjawisko zależności aktualnego stanu układu od stanów w poprzedzających chwilach. Histereza towarzyszy takim procesom, jak zmiany namagnesowania ferromagnetyków (histereza magnetyczna),odkształcanie sprężyste ciał rzeczywistych (histereza sprężysta) lub zmiany polaryzacji ferroelektryków(histereza dielektryczna). Przykładowo histerezę magnetyczną opisuje zamknięta krzywa (pętla) we współrzędnych namagnesowania (I) -pole magnetyczne (H). Ferromagnetyk, po pierwszym osiągnięciu maksymalnego namagnesowania Is, (w wyniku przyłożonego pola nasycenia Hm), wykazuje ciągle pewne namagnesowanie Ir zwane namagnesowaniem resztkowym, nawet przy zaniku zewnętrznego pola.
Pętla histerezy
2.1 2.1 Badanie natężenia pola magnetycznego – krzywa magnesowania
Pomiaru dokonaliśmy przy stałej częstotliwości f = 46 Hz.
1. a) Obliczam wartość maksymalną (amplitudę) natężenia pola magnetycznego.
gdzie:
l – średnia droga przepływu strumienia magnetycznego w rdzeniu [m]
I1 – wartość prądu magnesującego [A]
z1 – liczba zwojów uzwojenia magnesującego
l = 2 [m]
z1 = 500
Dla pierwszej wartości I1 = 1,7 [A]
Dla pozostałych wartości prądu magnesującego obliczam identycznie amplitudę natężenia pola magnetycznego.
s – pole przekroju próbki rdzenia [m2]
s = 0,0009 [m2]
z2 – liczba zwojów uzwojenia pomiarowego
z2 = 600
Dla pierwszej wartości U2 = 60 [V]
Kolejne wartości indukcji dla następnych napięć obliczam analogicznie.
2. c) Obliczam przenikalność magnetyczną danego środowiska.
Między amplitudą indukcji magnetycznej a amplitudą natężenia pola magnetycznego istnieje zależność:
z tego warunku otrzymam:
dla pierwszego przypadku:
Pozostałe przypadki obliczam analogicznie.
3. d) Obliczam przenikalność magnetyczną względną, korzystając z zależności:
μo – przenikalność magnetyczna w próżni
μo = 4*π*10-7 = 12,566 * 10-7[H/m]
μ – przenikalność magnetyczna danego środowiska [H/m]
Dla pierwszego przypadku:
Dla pozostałych przypadków obliczam analogicznie.
Wyniki pomiarów i obliczeń umieściliśmy w poniższej tabelce:
2.2 Badanie stratności magnetycznej – rozdział strat.
Do obliczeń wykorzystuje się zależności Perneametru:
Straty mocy w cewce napięciowej:
gdzie: Rw – odczyt z przyrządu pomiarowego
Straty mocy w cewce woltomierza:
gdzie: Rv – odczyt z przyrządu pomiarowego
W naszych obliczeniach przyjeliśmy:
Rw = 5000 Ω
Straty mocy w obwodzie magnetycznym:
Stratność:
straty mocy Pm w obwodzie magnetycznym dzieli się przez masę rdzenia m = 10 kg
Straty na prądy wirowe Pw dla Bm = const
gdzie: a = Pm/f – bf = 1,28; b = tgß = 0,011
Straty na histerezę:
Wyniki pomiarów i obliczeń umieściliśmy w poniższej tabelce oraz na wykresach:
3. Pomiary dotyczące selsynów
3.1 Wyznaczanie sił elektromotorycznych (SEM) fazowych wirnika selsynu w funkcji kąta obrotu.
Podczas ćwiczenia dokonywaliśmy pomiarów SEM międzyfazowych na selsynie o schemacie zamieszczonym poniżej:
Po zauważeniu niezgodności wyników pomiarów ze wskazywanymi kątami postanowiliśmy zastowować kąt korygujący, do obliczenia Em, wynoszący 5 ͦ oraz w celu uzyskania wartości maksymalnych SEM fazowych dla kątów 30 ͦ, 90 ͦ, 150 ͦ zastosowaliśmy korekcję 30 ͦ.
Następnie z poniższych wzorów będziemy wyznaczać SEM fazowe :
=>
Brakujące Em wyznaczymy z równania
...
secoalit