POLITECHNIKA LSKA

Laboratorium Metrologii

Rok akad.2014/2015

Rodzaj studiwSITemat wiczenia:

Badanie materiaw ferromagnetycznychSkad sekcji:

1. ukasz Kimmel

2. Oskar Ssiadek

3. Mateusz Pietraczyk

4. Micha Gawroski

Kierunek: Elektrotechnika

Semestr: IV

Grupa: 1

Sekcja: 8

Celem wiczenia jest poznanie wybranych metod badania ferromagnetykw i warunkw ich przeprowadzania. Wykonano pomiary okrelajce wasnoci dynamiczne blach transformatorowych aparatem Epsteina 25 cm przy czstotliwoci 50 Hz.

Wstp teoretyczny

Materiay ferromagnetyczne znalazy bardzo szerokie zastosowanie w elektrotechnice, trudno sobie dzisiaj wyobrazi istnienie ycia bez silnika elektrycznego czy transformatora nie mwiac o generatorach prdotwrczych - urzdzeniach produkujcych energi elektryczn. Aby optymalnie wykorzysta materia uyty do budowy urzdzenia naley najpierw pozna jego waciwoci fizyczne. Wikszo parametrw fizycznych materiaw wyznaczamy dowiadczalnie, w przypadku ferromagnetykw to przypadek labolatoryjnego wyznaczania charakterystyk statycznych oraz dynamicznych danej prbki materiau wyprodukowanej wedug cile okrelonej technologii. Dla ferromagnetykw najistotniejszymi parametrami s zalenoci indukcji pola magnetycznego B od natenia tego pola H, prbka badanego materiau powinna stanowi zamknity obwd magnetyczny. Najprostszym ukadem do pomiarw zalenoci B = f (H) jest ukad podany na poniszym schemacie :

uzwojenie Zp stanowi przetwornik indukcyjny do pomiaru indukcji B, natenie pola magnetycznego H oblicza si z zalenoci:

Badania materiaw ferromagnetycznych metodami zmiennoprdowymi przeprowadza si w celu uzyskania charakterystyk dynamicznych, w ktrych to operuje si wartociami maksymalnymi Bm iHm. Indukcj magnetyczn Bm w badanej prbce wyznaczamy z pomiaru wartoci skutecznej SEM wyindukowanego w uzwojeniu pomiarowym badanej prbki i obliczamy z zalenoci:

natenie pola magnetycznego Hm wie si z pomiarem wartoci szczytowej prdu magnesujcego pyncego przez szeregowo poczone uzwojenia magnesujce wzorca indukcyjnoci wzajemnej oraz Aparatu Epsteina:a mierzonej woltomierzem UN wartoci tego napicia. Po przeksztaceniu wyej podanych zalenoci otrzymujemy, e:

gdzie : Zm - liczba zwojw uzwojenia magnesujcego = 700 zw f - czstotliwo rda zasilajcego = 50 Hz M - warto wsp. indukcyjnoci wzajemnej = 0,0034 H lSR - rednia dugo obwodu magn. rdzenia = 0.94 m

Schematy ukadw pomiarowych

Do wyznaczania dynamicznej krzywej magnesowania

AT - autotransformator TS - transformator separujcy M - indukcyjno wzajemna EP - aparat Epsteina P badana prbka RN - rezystor wzorcowy VC- woltomierze cyfrowe A - amperomierz elektromagnetyczny RC - ukad uredniajcy OSC - oscyloskop

Do pomiaru stratnoci i indukcyjnoci M - indukcyjno wzajemna V2-4 - woltomierze cyfrowe A - amperomierz elektromagnetycznyWyniki pomiarw

Badanie charakterystyki dynamicznejLp.E1[ V ]E2[ V ]I[ A ]Bm[ T ]Hm[ A/m ]

10,0030,40,000,0161882,9597804352,320,0071,10,000,0445186,9061555129,630,0921,60,000,0647549,0766665677,140,01072,10,000,08499010,556556406,750,01192,50,000,10117911,740466857,960,01443,40,010,13760314,206947707,570,01774,70,010,19021717,462708668,180,02015,80,010,23473619,830539419,790,02216,70,010,27116021,803719896,5100,02558,20,010,33186825,1581310497,2110,0296100,010,40471729,2031711028,312 0,032311,20,010,45328331,8669711319,2130,035612,40,010,50184935,1227311370,3140,041814,10,010,57065141,2396111011,4150,046315,10,010,61112345,6792810646,3160,052916,30,020,65968952,1908010058,5170,063017,80,020,72039662,155399223,2180,0738190,020,768963 72,810608404,2190,1084 21,70,050,878236106,94676534,8 20 0,1556 24,1 0,11 0,975368 153,5139 5056

Z wzorw: gdzie:S = 1,59 * 10-4Zm = 700f = 50M = 0,0034lr = 0,94m = 1,8l = 0,28R = 5000Li = 0,88

Wykresy

Wykres. 1 Bm=f(Hm)

Wykres. 2 = f(Hm)

Wnioski :

Pomiary wykonywane s z zachowaniem sinusoidalnego przebiegu pochodnej indukcji magnetycznej.

Uzyskane przez nas wyniki s potwierdzeniem tego, e mielimy do czynienia z materiaem ferromagnetycznym (ktry magnesuje si silnie nawet w sabych polach magnetycznych). Materiay te maj bardzo due dodatnie wartoci przenikalnoci magnetycznej . S to elazo, nikiel, kobalt i niektre stopy.

Cechuj si one zalenoci od natenia pola magnetycznego ( co rwnie potwierdza wykres charakterystyki = f(H) ) z tym e nasycenie magnetyczne nastpuje przy stosunkowo maym nateniu pola. Mog one dawa dobre wzmocnienie przyoonego pola.