Ćwiczenie 22. Pomiary magnetyczne

Transkrypt

1 Ćwienie oiary agnetyne rogra ćwienia. Oberwaja dynainej ętli iterey a ooą oyloou i wynaenie ierwotnej rywej agneowania,. oiar induji agnetynej w elinie agnetowodu: a) oiar wartośi średniej induji wyorytanie ondy ewowej i fluoetru, b) wynaenie roładu induji a ooą ondy allotronowej, 3. oiar tratnośi blay eletroteninej a ooą aaratu Eteina 5. Cel ćwienia Cele ćwienia jet aonanie ię etodai oiaru wybrany wielośi arateryująy obwody i ateriały agnetyne ora narędiai oiarowyi toowanyi w tai oiara. Wya ryrądów Watoier yfrowy X 0 Multietr yfrowy V 560 Multietr yfrowy Gw Inte GDM Tranforator 0V/4V Autotranforator Metrel HNS 003, 30/60V, H,,8VA Oyloo Hung Cang 550 Fluoetr agnetoeletryny Nora, Mx w/d. Reytor uwaowy 7Ω/4A Cwórni RC róba toroidalna uwojeniai: agneująy - 90w. i oiarowyi - 50, 00, 00w. Aarat Eteina 5 uwojeniai: agneująy - 700w. i oiarowy - 700w. ora ałożoną róbą raową Hallotron HN ułade reytorów R, R Ferrytowy agne trwały agnetowode Zaila naięia tałego 5V/5A Literatura []. Cwaleba A., onińi M., Siedlei A.: Metrologia eletryna. Warawa, WNT 003. []. Zatori A., Rorut A.: Miernitwo eletryne. Materiały do ćwień laboratoryjny. Wydawnitwa AGH, Kraów 990, 99, 994. Sryty nr 90, 334, 403. [3]. Nałę M., Jawori J.: Miernitwo agnetyne. Warawa, WNT 968. [4]. Lebon S.: odtawy iernitwa eletrynego. WNT, Warawa 970. [5]. N-IEC 50()+A:999 - Międynarodowy łowni terinologii eletryi. Materiały i odeoły agnetyne. [6]. N-EN :003/A:008, Materiały agnetyne - Cęść : Metody oiaru włanośi agnetyny talowy bla i taś eletroteniny ry użyiu aaratu Eteina. Zare wyagany wiadoośi Wielośi arateryująe ole agnetyne (natężenie ola, induja agnetyna, truień agnetyny, ojarenie agnetyne, renialność agnetyna) i i jednoti. Właśiwośi i atoowania allotronu, fluoetru ora aaratu Eteina. Rodaje trat w ferroagnetya, tratność i aada jej oiaru. Definija wółynnia tałtu i ytu.

2 . Oberwaja dynainej ętli iterey a ooą oyloou i wynaenie ierwotnej rywej agneowania Ry.. Seat uładu do oberwaji dynainej ętli iterey a ooą oyloou i do wynaenia ierwotnej rywej agneowania: Atr - autotranforator, Tr - tranforator 0V/4V, R i - reytor uwaowy 7Ω/4A, A - ultietr yfrowy Gw Inte GDM - 396, r - róba toroidalna uwojeniai: agneująy i oiarowy ; RC - wórni (75,Ω/00,5Ω;,0μF), O - oyloo Hung Cang 550. Wyonanie oiaru. ołąyć uład godnie e eate redtawiony na ryunu. Wejśie wórnia RC (n. 75,Ω) dołąyć do jednego odeów uwojenia oiarowego róbi (n. do odeu 00w.) 3. Wybrać właśiwe oje oiarowe ora arey w toowany ryrąda 4. Natawić ayalną reytanję reytora uwaowego R i (R iax 7,0Ω) 5. Natawić inialne (o. 0V) naięie wyjśiowe autotranforatora 6. Załąyć ailanie ieiowe tanowia ora wyti ryrądów, tóre tego wyagają 7. Załąyć wyłąni W 8. Zwięają naięie wyjśiowe autotranforatora ta dobrać tałe naięiowe torów X i Y oyloou raująego w oji X-Y, aby na jego eranie uyać ętlę iterey o ja najwięy wyiara (n. C ux 5V/d, C uy 0,05V/d). WAGA: oda więania naięia ontrolować wartość rądu agneująego, aby nie reroyć wartośi utenej o. 3A (wartość ayalna rądu, wynoąa I, od tórej ależy ayalna wartość natężenia ola w róbe, jet nanie więa, gdyż dla odtałonego rądu jego wółynni ytu > ) 9. Zanotować wółrędne X, Y wieroła ętli i wartośi wyti araetrów, uożliwiająe wyalowanie oi X i Y na eranie w jednota natężenia ola H i induji B 0. o rełąeniu oyloou oji X-Y na oję X( i Y( aoberwować tałt rebiegów H( i B(. owróić do oji X-Y. Zniejają naięie wyjśiowe autotranforatora uyiwać ora nieje ętle iterey, ta aby wółrędne i wierołów uożliwiły wyreślenie ierwotnej rywej agneowania. Ze wględu na naną nieliniowość tej rywej, untów ty owinno być o najniej 5-6. Ewentualnie owtóryć oiary dla innej obinaji natawiany wartośi R i, R, ora tały naięiowy torów X i Y oyloou. Wynii anotować w tabeli ora orądić na i odtawie wyre araterytyi B (H ) 3. o aońeniu oiarów wyłąyć wyłąni W ora roontować uład oiarowy Inforaje oonie i wory do oblień Aby na eranie oyloou otryać iągłą rywą będąą obrae wynaanej ętli iterey, należy do jego wejśia X dorowadić naięie roorjonalne do wilowy wartośi natężenia ola H (, natoiat do wejśia Y naięie roorjonalne do wilowy wartośi induji B ( w badanej róbe.

3 Znają wółynnii roorjonalnośi, oreślone araetrai uładu oiarowego, ożna na odtawie wyiarów uyanego obrau wynayć wartośi induji i natężenia ola. Jeśli róba badana jet w waruna blii biegu jałowego (rąd w uwojeniu oiarowy jet oijalnie ały w orównaniu rąde agneująy), to wilową wartość natężenia ola H ( ożna wynayć wilowej wartośi rądu agneująego i ( na odtawie ależnośi H ( i ( () l śr liba wojów uwojenia agneująego (ierwotnego); 90 w l średnia długość obwodu agnetynego; l śr 6,7 śr Naięie wytwarane re rąd i ( na reytore R i o niewieliej wartośi, włąony w ereg uwojenie agneująy róbi, jet odawane na wejśie X oyloou. oioe odylenie lai na eranie wynieie lśr Ri X ( i( Ri H ( x H ( () C C ux C ux tała naięiowa toru X oyloou, ux x l śr Ri C ux d A/ wółynni roorjonalnośi (tała alowania) dla oi X. Siła eletrootoryna induująa ię w uwojeniu wtórny jet roorjonalna do oodnej induji B ( w róbe d d e( Φ( S B( (3) dt dt liba wojów uwojenia oiarowego; 50, 00 lub 00 w S ole reroju rdenia róbi; S Aby uyać ygnał roorjonalny do wilowy wartośi induji, rebieg iły eletrootorynej uwojenia wtórnego jet odawany na uład ałująy, tóry oże być wórni RC o ta dobrany araetra, aby π frc >>, gdie f jet ętotliwośią naięia ailająego uład oiarowy (n. dla f50h, R75,Ω, C,0μF, π frc 56 ). Naięie wyjśiowe tego uładu, wynoąe u ( e( dt S B( (4) y gdie wółynni RC wynia wartośi eleentów atoowany w uładie ałująy, jet odawane na wejśie toru Y oyloou. onieważ odylenie lai w oi Y wynoi wię Y ( uy ( (5) C uy

4 Y ( S B( y B( (6) Cuy C tała naięiowa toru Y oyloou, uy S d y C T wółynni roorjonalnośi (tała alowania) dla oi Y. uy Zna wytęująy w tałej y jet nieitotny w roeie alowania, gdyż świady on jedynie o ianie fay ygnału na wyjśiu uładu RC o π. Z worów () i (6) wynia, że odytują obrau na eranie oyloou wółrędne X, Y wieroła ętli iterey ożna wynayć odowiadająe i wółrędne H i B untu leżąego na ierwotnej, dynainej rywej agneowania. Wynoą one H B X (7) y x Y (8) Wyonują oiary dla olejny ar untów (H n, B n ), n,,... wynaay araterytyę B (H ) badanej róbi.. oiar induji agnetynej w elinie agnetowodu a. oiar średniej wartośi induji w elinie agnetowodu a ooą ondy ewowej i fluoetru Ry.. Seat uładu do oiaru średniej wartośi induji w elinie agnetowodu a ooą ondy ewowej i fluoetru. Onaenia: F fluoetr, C ewa oiarowa, ryi, M agne trwały nabiegunniai Wyonanie oiaru. ołąyć uład godnie e eate redtawiony na ryunu. Wunąć ewę oiarową do eliny oiędy nabiegunniai agnetowodu ta, aby ałą jej owiernię obejował truień agnetyny, a erwony unt na ewe był ierowany w tronę bieguna N 3. ryiai na obudowie fluoetru utawić jego waanie a na wartość blią eru 4. Winąć ryi 5. Wyunąć deydowany rue ewę e eliny agnetowodu i anotować waanie a fluoetru 6. Zwolnić ryi 7. owtóryć ilarotnie (iniu 3 ray) ynnośi 6. Wynii oiarów i odlień etawić w tabeli 8. o aońeniu oiarów roontować uład oiarowy

5 Inforaje oonie i wory do oblień. o lewej i rawej tronie górnej obudowy fluoetru najdują ię dwa ryii. Wiśnięie jednego ni owoduje wyylenie waówi fluoetru w tą tronę, o tórej najduje ię wiśnięty ryi. Zaii fluoetru ą tale warte ryiie, o abeiea utrój fluoetru red uodenie. ryi ten należy wiać jedynie w oenta wyonywania oiarów 3. Cewa oiarowa oiada reytanję,38ω, owiernię S 6,8 ora 50 wojów odee o 00 woja 4. Załadają, że wartośi induji B i truienia Φ w obare oa nabiegunniai ą równe 0, to wywołana rue ewi iana truienia agnetynego obejowanego re woje ewi wynieie ΔΦ Φ 0 Φ, a iana induji ΔB B 0 B Φ S, gdie B jet średnią wartośią induji w retreni oiędy nabiegunniai. onieważ ianę ojarenia agnetynego wynoąą ΔΨ ΔΦ ΔB S B S (9) ożna wynayć na odtawie ryrotu wyylenia Δ a a a fluoetru i jego tałej C F (0 000 Mx w/d) jao ΔΨ Δa CF wię otatenie Δa CF B (0) S b. oiar roładu induji w elinie agnetowodu a ooą allotronu Ry.3. Seat uładu do oiaru roładu induji w elinie agnetowodu a ooą allotronu. Onaenia: E aila naięia tałego 5V/5A, A iltietr yfrowy G w Inte GDM - 396, V - iltietr yfrowy V 560, H allotron dołąony do obudowy awierająej reytory regulowane R i R Wyonanie oiaru. ołąyć uład godnie e eate redtawiony na ryunu 3. Załąyć ailania ryrądów oiarowy 3. Natawić reytor R na wartość ayalną, a reytor R na o. ołowę areu regulaji 4. Załąyć wyłąni W 5. Regulować reytor R, aż do uyania rądu terująego o wartośi rediału 5 0 A 6. ieśić allotron oa obare oddiaływania agneu i regulują reytore R uyać erową wartość naięia Halla ( H 0) 7. Wunąć allotron w obar oiędy nabiegunniai, ta aby jego górna owiernia, onaona erwony unte, była ierowana w tronę bieguna N 8. reuwać allotron wdłuż eliny agnetowodu e oie Δ l wynoąy o. 0, odytują dla ażdego anaony od 0 do 9 jego ołożeń, wartośi naięia Halla H. reieają allotron wdłuż eliny agnetowodu, należy aewnić równoległość olejny jego ołożeń, o ułatwia anaona na ujniu odłużna oś yetrii 9. Wynii anotować w tabeli 3, i na i odtawie orądić wyre B( n Δl), n 0,,,3,...,9 0. o aońeniu oiarów wyłąyć wyłąni W ora roontować uład oiarowy

6 Inforaje oonie i wory do oblień. Cułość iloynowa S H allotronu toowanego w ćwieniu wynoi 0,V/AT, a ayalna, doualna wartość jego rądu terująego I ax 5A. Wartośi induji należy wynaać ależnośi H ( S I ) B () H 3. oiar tratnośi a ooą aaratu Eteina 5 Ry. 4. Seat uładu do oiaru tratnośi a ooą aaratu Eteina 5. Onaenia: Atr autotranforator, W watoier yfrowy X 0,, - uwojenia agneująe i oiarowe w aaraie Eteina, V ultietr yfrowy V 560, R reytor uwaowy 7,0Ω/4A Wyonanie oiaru. ołąyć uład oiarowy godnie e eate na ryunu 4.. Załąyć ailania ryrądów oiarowy 3. Natawić a ooą orętła w autotranforatore naięie wyjśiowe równe 0V 4. Załąyć wyłąni W 5. Roagneować róbę. W ty elu należy: natawić erową wartość reytanji na reytore uwaowy R, więyć naięie, ta aby uyać wartość uteną rądu w uwojeniu agneująy o. 5A, waaną na wyświetlau watoiera, a natęnie owoli niejyć to naięie do era 6. Natawić na reytore uwaowy R wartość R (n. o. Ω). Na obudowie reytora najduje ię odiała anaonyi ionowyi reai wartośiai reytanji odowiadająyi wybrany ołożenio uwaa. Na rawędi uwaa najduje ię waówa uożliwiająa odyt wybranej wartośi reytanji. 7. Zwięać a ooą orętła w autotranforatora jego naięie wyjśiowe ta, aby na woltoieru V uyać wartość naięia v wyniająą ałożonej ayalnej wartośi B induji rediału,6,7t. Wartośi te odane ą w tabeli 4. W oenie uyania żądanej wartośi v winąć ryi HOLD w watoieru X 0, o uożliwia aaiętanie wytęująy w ty oenie wartośi 8. Zanotować w tabeli 5 wartośi naięć i oy waane re ryrądy 9. onownie winąć ryi HOLD w watoieru X 0 0. Zniejyć naięie do era. Natawić na reytore uwaowy R wartość R więą od oredniej wartośi R ( n.o. 6 Ω). owtóryć unty 7 0 dla wartośi v v v 3. Zierone wartośi aieśić w tabeli 5 4. o aońeniu oiarów wyłąyć wyłąni W ora roontować uład oiarowy Inforaje oonie i wory do oblień. Na wyświetlau watoiera yfrowego X 0 ożliwy jet jednoeny odyt wartośi oy ora wartośi uteny rądu i naięia w uwojeniu agneująy róbę. Wartość średnia wyrotowana naięia, tórą owinien waać woltoier dołąony do

7 uwojenia oiarowego wynoi śrr R u 4 f S B 35 B [ V] () Ru R + f 50H - liba wojów uwojenia oiarowego w aaraie Eteina, wynoąa 700 w R u - reytanja atęa ołąony równolegle obwodów naięiowy woltoiera i watoiera, wynoąa 500Ω R - reytanja uwojenia oiarowego w aaraie Eteina, równa,5ω S efetywna owiernia reroju orenego róbi, wynoąa S,5 0 4 l ρ 4 [ ] (3) aa róbi aleana re norę [6] owinna być więa od 0,4 g; aa róbi toowanej w ćwieniu wynoi,4 [g] l - długość aa blay w róbe równa 0,8 [] ρ - gętość ateriału róbi równa 7650 [g/ 3 ] 3. onieważ woltoier V wyalowany jet re roduenta ta, że wauje wartość uteną naięia inuoidalnego, wię jego waania wynoą, 4. onieważ toowany w ćwieniu aarat Eteina nie oiada uwojeń oenująy wływ ól roroeń, to do natawianej na woltoieru V wartośi naięia owinna być wrowadona orawa u, godnie ależnośią + (4) v v u v śrr V tórej wartość wynoi u I 0, 9 I (5) I - wartość utena rądu w uwojeniu agneująy róbę, ry tórej uyano naięie v - wółynni oreyjny wynaony doświadalnie dla danego egelara aaratu red włożenie badanej róbi do wnętra jego ewe Tabela 4 B [T],50,55,60,65,70,75 v [V] 58,33 60,7 6, 64,6 66, 68,05 u [V] 0,5 0,38 0,5 0,67 0,88,5 v [V] 58,58 60,65 6,74 64,83 66,99 69,0 5. Na odtawie wartośi uyany oda oiarów ożna wynayć: 5a. Całowitą o trat, wynoąą R w u (6)

8 i - liby wojów uwojeń agneująego i oiarowego ( 700w) - o waana re watoier [W] w - wartość utena naięia odytana na wyświetlau watoiera [V] R u - reytanja atęa ołąony równolegle obwodów naięiowy woltoiera i watoiera, wynoąa 500Ω onieważ, godnie tabelą 4 naięie w v nie reraa wartośi o. 70V, to drugi ładni we wore (6), tanowiąy orawę uwględniająą obór oy re obwody naięiowe ryrądów a bardo ałą wartość ( <0W) i oże być oinięty w daly oblienia, 5b. Całowitą tratność ateriału róbi a 4 l l (7) a - atywna (efetywna) aa badanej róbi [g] l - uowna, efetywna długość drogi truienia agnetynego w róbe (w aaraie Eteina 5, l 0,94) - aa róbi (,4g) Dla róbi badanej w ćwieniu 0, 5563 [W/g] 5. Wółynni tałtu naięia wtórnego w, (8) v w - wartość utena naięia odytana na wyświetlau watoiera [V] v - wartość naięia odytana na wyświetlau woltoiera [V] 5d. Mo traoną w wyniu iterey i rądów wirowy w, ore rowiąanie uładu dwó równań w + w (9) Wynaony na i odtawie wółynni wynoi (0) gdie i ą ałowityi oai trat, a i ą wółynniai tałtu w ierwy i drugi oiare. Jeśli >, to >. Zaleane w norie [6] wółynnii tałtu owinny ieśić ię w rediale,±5%. Z równań (9) wynia, że ()

9 ora, że w w () 5e. Straty ałowite odnieione do rebiegu inuoidalnego in,, + w w + (3) 5f. Całowitą tratność odnieioną do rebiegu inuoidalnego in in in a 4 l l (4) Onaenia ja w unie 5b. 5g. Wględne błędy granine lub wględne nieewnośi tyu B obliony wartośi wółynniów tałtu i tratnośi. W ty elu należy atoować rawo renoenia błędów do ależnośi (8) i (7) ora wyorytać inforaje awarte w intruja obługi toowany ryrądów, uożliwiająe wynaenie nieewnośi wyonany nii oiarów. Bewględne błędy granine oiarów długośi i ay wynoą odowiednio Δ grl Δ grl ± i Δ gr ±0, 5g. WAGA! W elu ułatwienia oblień wględnej nieewnośi tyu B ożna ryjąć oio ufnośi równy. yay wówa δ δ + δ (5) gr Bwgl w V ( ) ( δ ) + ( δ ) w V ora δ δ + δ + δ + δ (6) gr Bwgl l l ( ) ( δ ) + ( δ ) + ( δ ) + ( δ ) l l 6. Oblione wartośi etawić w tabeli 6.