Ćwiczenie 6 BADANIE STABILNOŚCI TEMPERATUROWEJ KONDENSATORÓW I CEWEK. Laboratorium Inżynierii Materiałowej

Transkrypt

1 Ćwiczenie 6 BADANIE STABILNOŚCI TEMPERATUROWEJ KONDENSATORÓW I CEWEK Laboratorium Inżynierii Materiałowej

2 1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest zbadanie stabilności cieplnej indukcyjnych oraz doświadczalne wyznaczenie wartości współczynników określających charakterystyki temperaturowe tych elementów. 2. PODSTAWY TEORETYCZNE KONDENSATORY Zmiany pojemności kondensatorów pod wpływem temperatury wynikają ze zmiany wymiarów geometrycznych elementów oraz zmiany przenikalności elektrycznej dielektryka. W wielu zastosowaniach wymagana jest od kondensatorów stała wartość pojemności lub jej liniowa, ściśle określona zależność od temperatury (np.mtemperaturowa kompensacja obwodów LC). Specjalnie do tych zastosowań produkowane są kondensatory ceramiczne typu I. Charakteryzują się one liniową zależnością polaryzacji od natężenia pola elektrycznego i liniowymi zmianami pojemności w funkcji temperatury. Stabilność temperaturowa kondensatorów o liniowej zależności pojemności od temperatury jest określona liczbowo temperaturowym współczynnikiem pojemności TWC, definiowanym Kondensatory ceramiczne typu I produkowane są w 13 wartościach TWC (wartości dodatnie Possitive, ujemne Negative). Oznaczenie TWC P12 P1 P3 3 NP N3 3 N4 7 N7 5 N15 N22 N33 N47 N75 N Przy braku wymaganej wartości TWC, koniecznej do kompensacji cieplnej obwodów elektrycznych, możliwe jest uzyskanie wypadkowej wartości TWC przez połączenie szeregowe lub równoległe dwóch lub więcej kondensatorów o odpowiednio dobranych parametrach. Większość dielektryków polarnych, a przede wszystkim ferrodielektryków wykazuje silnie nieliniową zależność pojemności od temperatury, co jest ich wadą. Zaletą tego typu materiałów jest możliwość budowy kondensatorów o bardzo dużej pojemności na. Dla kondensatorów o silnie nieliniowych charakterystykach temperaturowych zamiast TWC podaje się względne przyrosty pojemności Strony: 2/5

3 określane dla konkretnych przedziałów temperatury pracy. Przykładem takich elementów są kondensatory ceramiczne typu II (ferroelektryczne). CEWKI INDUKCYJNE Materiały magnetyczne poddane działaniu temperatury wykazują zmiany przenikalności magnetycznej. Element indukcyjny wykonany na rdzeniu kubkowym z materiału magnetycznie miękkiego wykazuje zmiany indukcyjności przy zmianie temperatury. Zjawisko zależności indukcyjności od temperatury jest bardzo niekorzystne w wielu zastosowaniach np. obwody rezonansowe, filtry. Wpływ temperatury na indukcyjność można zmniejszyć wprowadzając do obwodu magnetycznego szczelinę powietrzną. Stabilność temperaturowa jest określana procentowymi zmianami indukcyjności cewki w funkcji temperatury: 1% gdzie: L(Tn) - indukcyjność w temperaturze pomiaru, L(T2) - indukcyjność w temperaturze 2 o C. 3. PRZEBIEG ĆWICZENIA Badane elementy umieszczone są w komorze ultratermostatu. Wyboru konkretnego elementu dokonuje się za pomocą przełącznika. Kondensatory i cewki posiadają oddzielne wyjścia do pomiarów (pojemności- gniazdo oznaczone C, indukcyjności- gniazdo oznaczone L). Na przykład, aby dokonać pomiaru pojemności kondensatora C5 należy połączyć gniazdo oznaczone C z wejściem mostka RLC, nastawić mostek w tryb pomiaru pojemności i wcisnąć klawisz C5. Podobnie dokonuje się pomiaru pozostałych pojemności i indukcyjności. Aby dokonać pomiaru należy rozgrzać olej w ultratermostacie do żądanej temperatury Szczegółowa instrukcja obsługi ultratermostatu znajduje na stanowisku laboratoryjnym. Po jej ustaleniu się należy zmierzyć pojemności wszystkich kondensatorów i indukcyjności wszystkich cewek. Następnie należy doprowadzić do ustalenia następnej żądanej temperatury, ponownie przeprowadzić pomiary badanych elementów itd. Pomiary należy przeprowadzić w zakresie temperatur od 2 o C do 9 o C co 1 o C oraz dla temperatury odniesienia 25 o C. Po dokonaniu pomiarów w temperaturze 2 o C proszę sprawdzić poprawność pomiaru poprzez porównanie wyników z danymi katalogowymi. Strony: 3/5

4 4. OPRACOWANIE WYNIKÓW 1) Wykreślić charakterystyki temperaturowe badanych kondensatorów. 2) Obliczyć TWC dla kondensatorów o charakterystykach liniowych. Obliczyć dla C kondensatorów o charakterystykach nieliniowych zaznaczając przedział temperatury, dla którego wykonano obliczenia. Przedyskutować otrzymane wyniki i porównać z danymi katalogowymi (patrz część VI instrukcji) 3) Wykreślić charakterystyki temperaturowe badanych cewek!. 4) Obliczyć procentowe zmiany indukcyjności w funkcji temperatury dla Tn = 4 o C i 9 o C, przedyskutować otrzymane wyniki. LITERATURA 1. Kilioski - Dielektryki radiotechniczne - str Kossakowski - Oporniki i kondensatory - str.28, Poradnik inżyniera elektronika - str Strony: 4/5

5 5. INFORMACJE O BADANYCH ELEMENTCH Nazwa Typ elementu Parametry L1 cewka indukcyjna 5,6 mh dławik mocy pionowy DLR L2 cewka indukcyjna 8,2 mh dławik mocy pionowy DLR L3 cewka indukcyjna 1 mh dławik mocy pionowy DLR L4 cewka indukcyjna 15 mh dławik mocy pionowy DLR L5 cewka indukcyjna 18 mh dławik mocy pionowy DLR L6 cewka indukcyjna 22 mh dławik mocy pionowy DLR L7 cewka indukcyjna 27 mh dławik mocy pionowy DLR L8 cewka indukcyjna 33 mh dławik mocy pionowy DLR L9 cewka indukcyjna 51 uh rdzeń kubkowy L1 cewka indukcyjna 8 mh rdzeń kubkowy C1 kondensator 1 uf Z5U ceramika II rodzaju C2 kondensator 22 nf MKT C3 kondensator 1 uf Y5V ceramika II rodzaju C4 kondensator 1 pf ceramika I rodzaju C5 kondensator 1 uf X7R ceramika II rodzaju C6 kondensator 22 nf ceramika I rodzaju C7 kondensator 47 nf MKSE C8 kondensator 2,2 uf MKSE C9 kondensator 1 uf Tantalowy C1 kondensator 1 uf Tantalowy Strony: 5/5