Robert Gabor P R A C O W N I A ELEKTROTECHNICZNA

Transkrypt

1 Robert Gabor P R A C O W N I A ELEKTROTECHNICZNA Więcej na: dział laboratoria ĆWICZENIE NR 3 TEMAT ĆWICZENIA POMIAR I IMPEDANCJI ZESPOLONEJ, PRZENIKALNOŚCI MAGNETYCZNEJ I TANGENSA KĄTA STRAT.

2 Przenikalność agnetyczna jest to eleent wiążący natężenie pola agnetycznego i indukcje agnetyczną. Przenikalność dzieliy na przenikalność względną i bezwzględną. Przenikalnośc bezwzględna to przenikalność prózni przenikalność względna ówi na ile razy przenikalnośc danego ateriału jest większa (lub niejsza) od przenikalności próżni. Materiały agnetyczne ożey podzielić na ciała agnetyczne nieuporządkowane (paraagnetyki, diaagnetyki), uporządkowane (ferroagnetyki, antyferroagnetyki, ferriagnetyki, struktury niekolinearne). Powyższe ciała różnią się one podatnością agnetyczną c, która wyraża ich zdolność do agnesowania się pod wpływe pola agnetycznego o natężeniu H I = c H gdzie I - natężenie naagnesowania. Jeśli chodzi o przenikalność względną diaagnetyków to jest ona niejsza od jedynki, czyli niejsza od próżni, oznacza to, iż linie wewnętrznych pól agnetycznych ustawiać się będą prostopadle do zewnętrznego pola agnetycznego. Ciała te są wypychane z zewnętrznego pola. Paraagnetyki ają przenikalnośc względną niewiele większą od jedności ale ałą na przykład. Wewnętrzne linie sił pola układają się wzdłuż przyłozonego zewnętrznego pola agnetycznego. Ferroagnetyki to ciała o przenikalności elektrycznej dużo większej niż 1, linie sił pola układają się wzdłóz. Na przykład żelazo, nikiel, kobalt, stopy etali zie rzadkich. Ferriagnetyki: Są to związki o ogólny wzorze MeO Fe2O3, których czołowy przedstawiciele jest agnetyt (Fe3O4). Cechują się zależnością c od natężenia pola agnetycznego, z ty że nasycenie agnetyczne następuje przy stosunkowo ały natężeniu pola. Mogą one dawać dobre wzocnienie przyłożonego pola. Antyferroagnetyki: są to paraagnetyki, których podatność agnetyczna rośnie początkowo z teperaturą, a po osiągnięciu punktu krytycznego (punktu Neela) aleje. Należą do nich platyna, pallad, chro, angan. HISTEREZA MAGNETYCZNA Jeżeli ferroagnetyk uieściy we wzrastający zewnętrzny polu agnetyczny, to naagnesowanie wzrasta początkowo wg krzywej oa, aż do stanu nasycenia. Przy zniejszeniu natężenia pola H do zera indukcja agnetyczna B osiągnie wartość B0 (zwaną pozostałością agnetyczną), po czy przy zianie pola H na przeciwne indukcja będzie zieniać się wg krzywej cb, osiągając przy polu Hc wartość zero. To natężenie pola nazyway siłą koercji. Dalsze zwiększanie natężenia pola prowadzi znów do wzrostu indukcji (o kierunku przeciwny) aż do stanu nasycenia w punkcie b. Ziana kierunku natężenia pola powoduje przeagnesowanie próbki wzdłuż krzywaj bda, w wyniku czego tworzy się pętla histerezy agnetycznej pokazana na rysunku. Powierzchnia pętli jest iarą energii koniecznej na przeagnesowanie.

3 Ta energia jest ała dla agnetyków iękkich i duża dla agnetyków twardych. IMPEDANCJA ZESPOLONA Dla złożonych eleentów elektrycznych złożonych z rezystancji i pojeności ; rezystancji i indukcyjności ; rezystancji pojeności i wpiętych w obwody elektryczne pradu ziennego nadano paraetr zawady zwany tez ipedancją. Ipedancja określa stosunek poiedzy zespoloną wartością napięcia elektrycznego a wartością zespolonego natężenia prądu elektrycznego. Ipedancja zespolona w sobie część rzeczywistą (rezystancja) i część urojoną (reaktancja). Ipedancje każdego obwodu wyposażonego w eleenty RLC ożna uprościć do postaci: Z = R + jx Gdzie Z- to ipedancja, R rezystancja X reaktancja, j (jednostka urojona pierwiastek z -1) PRZENIKALNOŚĆ MAGNETYCZNA ZESPOLONA Przenikalność agnetyczna w ateriałach ferroagnetycznych zależy od podatności agnetycznej Natężenie pola agnetycznego wytwarzane przez uzwojenie agnesujące oraz struień indukcji Φ Można wyrazić częstością drgań pola ω H = H sin ωt Φ = SB sin( ωt ϕ) Powstający wewnątrz struień elektryczny dzieli się na część rzeczywistą i część stratną. Gdzie S przekrój rdzenia toroidalnego, średnia wartość indukcji w przekroju rdzenia o polu S, z poinięcie prądów wirowych ϕ - kąt strat energetycznych. Φ B = S sin( ωt ϕ) (1) Przenikalnośc agnetyczna bez wartości zespolonych określona jest wzore: B = H B = H (2) Jeżeli podstawić zespoloną (3) wartość struienia Φ i natężenia H do tego wzoru otrzyay: H = H exp iωt Φ = Φ exp i( ωt ϕ) (3) B Φ exp i( ωt ϕ) = = = H SH exp iωt Φ exp( iωt ) exp( iϕ ) Φ = exp ( iϕ ) = ax exp ( iϕ ) = 1 i 2 SH exp iωt SH

4 Część obliczeniowa: cz L l = 2 0Z S L indukcyjność, l długość drogi agnetycznej, S przekrój próbki, Z ilość zwojów, 0 przenikalność agnetyczna próżni S przekrój jest równy przekrojowi toroidalnego rdzenia φw φz S = h = 35 = 437, 5 = 0, Długośc drogi elektrycznej wylicza ze średniej z obwodów koła zewnętrznego i wewnętrznego próbki (środek prostokątnego przekroju, droga jaką usi przebyć taki przekrój wzdłuż okrężnego toru swojego środka ciężkości, aby wyciąć próbkę w kształcie obręczy. φw + φz l = 2π r = πφ = 2π = π ( φw + φz ) 2 l = 3,14 ( ) = 423, 9 = 0, 424 Z=198 zwoi; sczytuje ze stanowiska poiarowego H = π l 0,424 cz( L) = L = L = Z S H 4π , cz( L) = L = 19682* L 12,56* 39204* 0,

5 Wykres zależności cz cz( L, t) = dla pierwszego przebiegu czasowego Dla drugiego przebiegu Poiar przenikalności biernej: F=1040Hz; RCu=1,5O

6 Ziany przenikalności biernej w fukcji czasu: Przebieg pierwszy Przebieg drugi Oblicza tangens strat elektryczny w funkcji czasu: b R RCu tan φ = = cz 2π fl cz R RCu φ = arctan 2 π fl cz

7 Ziany tangensa strat w funkcji czasu: Próba pierwsza Próba druga: Maksyalny tangens nie przekracza wartości 0,0006

8 Oblicza natężenie zian przenikalności dla pierwszego przykładu (30s) (1800 s) = 100% (30 s) (30s) (1800 s) 398, , 49 = 100% = 100% = 26% (30 s) 398,47 Dla drugiego przypadku: = 100% = 28% 515 Stabelaryzowane natężenie pola agnetycznego H wyliczone ze wzoru: H Z U = i 100 Ω l Ui R L H [V] [O] [H] [A/] 1 17,56 12,5 0,014 82, ,3 13 0, , ,5 12,8 0, , ,5 13,5 0, , ,6 14,8 0, , ,7 16,5 0, ,3 7 70,9 17,9 0, , ,3 0, ,5714

9 Tabela uzupełniona o odpowiadające indukcyjnościo wartości przenikalności agnetyczne z pliku DAT zalaczonego na dyskietce: Ui R L H [V] [O] [H] [A/] [-] 1 17,56 12,5 0,014 82, ,3 13 0, , ,5 12,8 0, , ,5 13,5 0, , ,6 14,8 0, , ,7 16,5 0, , ,9 17,9 0, , ,3 0, , Wnioski Każde urządzenie posiada swoją sprawność, czyli stosunek korzystnie wykorzystanej energii do całej energii, złożonej z tejże korzystnej energii i energii, która poszła na straty zaieniona w niekorzystną forę energii. W naszy przypadku zbadaliśy jaka część struienia agnetycznego zostaje uieszczona w toroidalny rdzeniu, oraz jaka częśc tejże korzystnej energii jest zaieniana na prądy wirowe czy też wychodzi poza rdzeń. Okazało się, że wartość przenikalności biernej dla ateriału jaki jest stal krzeowa jest dużo niejsza niż przenikalnośc czynna, która tutaj jest czynnikie porządany. Zate stal krzeowa jest dobry ateriałe na wszelkiego rodzaju urzadzenia przetwarzania prądu i napięcia elektrycznego, ipedancji, oraz dławiki elektryczne, ustroje elektroagnetyczne, podnośniki agnetyczne itp. Zbadaliśy, że w dlawikach agnetycznych z rdzenie, pod wpływe długo płynącego pola agnetycznego przenikalność agnetyczna zniejsza się lub tez zniejsza się prąd elektryczny, pod wpływe nagrzewającego się solenoidu od ciepła Joule a-lenza. Jeśli ziany te są związane ze ziennością przenikalności to ożna wnioskować, że ateriał jest po za pętlą pierwotnego agnesowania, gdzie widoczna jest liniowa zależność B i H, połączona stałą wartością przenikalności elektrycznej czynnej by Treolo Robert Gabor poyśl zani skopiujesz Więcej na: dział laboratoria

10