PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego w Kaliszu
Laboratorium Metrologii   Ćwiczenie nr 6 Temat: Pomiar strat mocy w cewkach o rdzeniach ferromagnetycznych
Rok akademicki:    2010/2011 Studia dzienne  Dzienne Nr grupy:  I/4
Uwagi:

Wiadomości teoretyczne:

Do pomiaru strat mocy w cewkach o rdzeniach ferromagnetycznych wykorzystujemy odbiornik o małym współczynniku mocy cosϕ. Pomiar polega na kompensacji składowej biernej prądu. Kompensujemy składową indukcyjną za pomocą składowej pojemnościowej, włączając równolegle do zacisków cewki kondensator o nastawialnej wartości pojemności C. Przed włączeniem kondensatora prąd I ma dwie składowe: indukcyjną I_L i rezystancyjną I_R. Po włączeniu kondensatora składową indukcyjną prądu I_L kompensujemy składową pojemnościową I_C. W chwili kompensacji I_C=I_L ( rezonans prądowy) zachodzi równość I=I_R.

Schemat układu pomiarowego :

Wyznaczenie parametrów obwodu:

Lp.	U	I	R	Z	L	C
	V	A	Ω	Ω	H	µF
	110	0,256	20	430	1,37	7,39

Rdzeń z przerwa powietrzną

Lp.	C	I	Uwagi
	µF	A
1	0	0,256	U= 110 V Cr=7,39 µF
2	1	0,256
3	2	0,189
4	3	0,189
5	4	0,122
6	5	0,122
7	6	0,057
8	7	0,056
9	8	0,049
10	9	0,049
11	10	0,108
12	11	0,119
13	12	0,120
Rdzeń z przerwą wykonaną z blachy Lp. C I Uwagi µF A 1 0 0,3121 U= 110 V Cr=7,39 µF 2 1 0,312 3 2 0,247 4 3 0,247 5 4 0,184 6 5 0,184 7 6 0,133 8 7 0,132 9 8 0,105 10 9 0,105 11 10 0,116 12 11 0,125 13 12 0,135 14 13 0,140 Rdzeń z przerwa powietrzną Lp. PCU δPCU Pfe δPfe P δP uwagi W % W % W % 1 1,31 0,06 28,1 0,04 29,41 0,04 2 1,31 0,06 28,1 0,04 29,41 0,04 3 0,71 0,06 20,73 0,04 21,44 0,04 4 0,71 0,06 20,73 0,04 21,44 0,04 5 0,3 0,06 13,36 0,04 13,66 0,04 6 0,3 0,06 13,36 0,04 13,66 0,04 7 0,06 0,06 6,21 0,04 6,27 0,04 8 0,06 0,06 6,21 0,04 6,27 0,04 9 0,05 0,06 5,33 0,04 5,38 0,04 10 0,05 0,06 5,33 0,04 5,38 0,04 11 0,23 0,06 11,82 0,04 12,05 0,04 12 0,28 0,06 13,03 0,04 13,31 0,04 13 0,29 0,06 13,03 0,04 13,32 0,04 Rdzeń z przerwą wykonaną z blachy Lp. PCU δPCU Pfe δPfe P δP uwagi W % W % W % 1 1,95 0,06 32,37 0,043 34,32 0,04 2 1,95 0,06 32,37 0,043 34,32 0,04 3 1,22 0,06 25,95 0,042 27,17 0,04 4 1,22 0,06 25,95 0,042 27,17 0,04 5 0,68 0,06 19,56 0,042 20,24 0,04 6 0,68 0,06 19,56 0,042 20,24 0,04 7 0,35 0,06 14,28 0,041 14,63 0,04 8 0,35 0,06 14,28 0,041 14,63 0,04 9 0,22 0,06 11,33 0,041 11,55 0,04 10 0,22 0,06 11,33 0,041 11,55 0,04 11 0,27 0,06 12,49 0,041 12,76 0,04 12 0,31 0,06 13,44 0,041 13,75 0,04 13 0,36 0,06 14,49 0,042 14,85 0,04 14 0,39 0,06 15,01 0,042 15,40 0,04

Obliczenia:

Z= U/I

Z= 110/0,256=430 Ω

L= √(Z²-R²)/ω²

L=√(430²-20²)/314²=1,37 H

C_r=L/ R²+ ω²L²

C_r= 1,37/20²+ 314²1,37²=7,39 µF

P_CU=I²R

P_CU=1,31 W

P_CU=0,7 W

P_CU=0,3 W

P_CU=0,06 W

P_CU=0,05 W

P_CU=0,23 W

P_CU=0,28 W

P_CU=0,29 W

P_CU=1,95 W

P_CU=1,22 W

P_CU=0,68 W

P_CU=0,35 W

P_CU=0,22 W

P_CU=0,27 W

P_CU=0,31 W

P_CU=0,36 W

P_CU=0,39 W

δ_PCU=2*δ_I+δ_R

δ_I=0,02 %

δ_R=0,02%

δ_PCU=2*0,02+0,02= 0,06 %

P_FE= U*I₂^-P_CU

P_FE=28,1

P_FE=20,73 W

P_FE=13,36 W

P_FE=6,21 W

P_FE=5,33 W

P_FE=11,82 W

P_FE=13,03 W

P_FE=32,37 W

P_FE=19,56 W

P_FE=14,28 W

P_FE=11,33 W

P_FE=12,49 W

P_FE=13,44 W

P_FE=14,49 W

P_FE=15,01 W

δ_Pfe= (U*I(δ_U+δ_I)+ P_CU* δ_PCU)/ P_FE

δ_Pfe=0,043 %

δ_Pfe=0,042%

δ_Pfe=0,041%

δ_Pfe=0,042%

δ_Pfe=0,04%

P= P_CU+ P_FE

P=29,41 W

P=21,44 W

P=13,66 W

P=6,27 W

P=5,38 W

P=12,05 W

P=13,31 W

P=13,32 W

P= 34,32 W

P=27,17 W

P=20,24 W

P=14,63 W

P=11,55 W

P=12,76 W

P=13,75 W

P=14,85 W

P=15,40 W

δ_P= δ_U*δ_I

δ_P= 0,02+0,02=0,04 %

Wnioski:

Celem naszego ćwiczenia był pomiar strat mocy w jednofazowej cewce z rdzeniem ferromagnetycznym za pomocą metody kompensacji składowej biernej. W pierwszej fazie pomiarów szukaliśmy wartości pojemności kondensatora C, takiej która skompensuje składową bierną prądu, a jednocześnie zmniejszy straty mocy cewki. Wyznaczoną za pomoca wzoru C_r=L/( R²+ ω²L²). Do zastosowania wzoru konieczna buła znajomość rezystancji cewki zmierzonej omomierzem. Na podstawie wzorow obliczona została impedancja Z, pojemność C, i indukcyjność L. Po wykonaniu pomiarów można wyznaczyć charakterystykę I = f (C) na której będzie widoczna wartość C_r.