Temat: Badanie cewki z rdzeniem ferromagnetycznym (dławika).

Skład zespołu:

Anna Szewczyk

Kajetan Dobrenko

Grzegorz Grabski

Marcin Kamianowski

Dominik Wrzosek

1. Cel doświadczenia.

Podczas części teoretycznej naszego doświadczenia zapoznaliśmy się z budową oraz z podstawowymi zastosowaniami dławika popartymi zasadami jego działania. Sam dławik, którego schematem zastępczym jest szeregowy układ RL, jest cewką indukcyjną z rdzeniem magnetycznym. Jego zastosowanie związane jest z zapobieganiem nagłym zmianom natężenia prądu elektrycznego lub ograniczeniem prądu przemiennego bez strat mocy, jakie występowałyby gdyby elementem ograniczającym była rezystancja. Idealny dławik nie pobiera mocy czynnej; w rzeczywistości straty mocy na dławiku związane są z niezerową rezystancją uzwojeń, emisją promieniowania oraz z prądami wirowymi.

2. Schemat układu pomiarowego

Wartości poszczególnych parametrów badaliśmy metodą techniczną z przyrządami mierniczymi włączonymi w obwód jak na schemacie powyżej.

3. Wyniki pomiarów i obliczenia

Pierwsze dokonane przez nas pomiary miały miejsce bez włączonego w obwód kondensatora, tzn. z otwartym wyłącznikiem W₁. Do obliczenia pożądanych przez nas Z, cosφ, X_L, R oraz L użyliśmy odczytanych z przyrządów wartości, częstotliwości prądu z sieci równej 50Hz, a także poniższych zależności.

U	I	P	Z	cosφ	XL	RL	L	S
[V]	[A]	[W]	[Ω]	[-]	[Ω]	[Ω]	[H]	[VA]
90	0,06	0,9	1500	0,167	1479	250,5	4,71	5,4
110	0,08	1	1375	0,114	1365,38	156,75	4,35	8,8
130	0,11	1,8	1181,81	0,126	1172,36	148,91	3,73	14,3
150	0,13	2,2	1153,85	0,113	1146,93	130,39	3,65	19,5
170	0,16	3,2	1062,5	0,118	1055,06	125,38	3,36	27,2
190	0,2	4,2	950	0,111	944,3	105,45	3,01	38
200	0,22	5	909,09	0,114	902,73	103,64	2,87	44
210	0,26	6	807,69	0,110	802,84	88,85	2,56	54,6
220	0,3	7	733,33	0,106	728,93	77,73	2,32	66
230	0,35	7,9	657,14	0,098	653,85	64,39	2,08	80,5
240	0,41	11	585,37	0,112	581,86	65,56	1,85	98,4
250	0,48	13,8	520,83	0,115	517,18	59,89	1,65	120

Następnie do poprzednio użytego schematu dołączyliśmy równolegle do dławika baterię kondensatorów. Było to przyczyną wystąpienia kompensacji mocy biernej. Pojemność baterii była stała i wynosiła

Do obliczenia pożądanych wartości użyliśmy zależności z pierwszego przypadku.

U	C	P	I	S	cosφ
[V]	[μF]	[W]	[A]	[VA]	[-]
90	5	0,3	0,08	7,2	0,042
110	5	0,8	0,09	9,9	0,081
130	5	1,3	0,1	13	0,100
150	5	2	0,1	15	0,133
170	5	3	0,1	17	0,176
190	5	4,1	0,1	19	0,216
200	5	5	0,1	20	0,250
210	5	6	0,1	21	0,286
220	5	6,9	0,12	26,4	0,261
230	5	8,5	0,15	34,5	0,246
240	5	10,6	0,19	45,6	0,232
250	5	13,8	0,24	60	0,230

4. Wnioski

Zgodnie z oczekiwaniami, po dołączeniu baterii kondensatorów obserwowaliśmy zmniejszenie mocy biernej układu. Równocześnie obserwowano zmniejszenie wartości prądu płynącego w układzie. Obie wielkości zmniejszyły się w stosunku do przypadku bez kompensacji mocy biernej więcej niż dwukrotnie. Można wytłumaczyć to przez to, że prąd płynący przez dławik jest przesunięty w fazie w stosunku do napięcia. Po dołączeniu kondensatora, przez który płynie prąd przesunięty w fazie o -/2 w stosunku do napięcia, prąd płynący w układzie jest sumą tych prądów. Ponieważ prąd płynący przez kondensator ma tylko składową urojoną nie zmniejsza on składowej rzeczywistej wektora prądu, lecz tylko jego składową urojoną. Efektem tego jest zmniejszenie modułu wektora prądu, a co za tym idzie zmniejszeniu uległa moc pozorna.

---