background image

 

1.  Cele ćwiczenia: 

 

Sporządzenie modelu przetwornika  cylindrycznego  cztero-uzwojeniowego  o  
liniowym  obwodzie magnetycznym   

 

Wykonanie obliczeń polowych  

 

Wykreślenie linii pola magnetycznego  

 

 

Rys.1 Model przetwornika  cylindrycznego  cztero-uzwojeniowego  o  liniowym  obwodzie 
magnetycznym 

 

 

 

 

 

 

Rys.2 Schemat indukcyjności uzwojeń   

 

Rys.3 Schemat zastępczy indukcyjności 

stojana i wirnika 

 

 

 

 

typu T 

 

 

Numer ćw.:

 

Nazwa wydziału: 

Ocena:

 

Ćw. 3 

Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej 

 

Grupa stud. / grupa lab. 

11M 

Nazwa przedmiotu:

 

Data wykonania ćw.:

 

Polowe modelowanie układów elektromagnetycznych 

23.05.2011 

Temat ćw:

 

Podpis:

 

Data oddania sprawozdania: 

Wyznaczanie indukcyjności własnych i wzajemnych 

uzwojeń w przetworniku elektromechanicznym   

 

06.06.2011 

Skład zespołu: 

Krzysztof Dziurda 

background image

Macierz indukcyjności własnych i wzajemnych 

 

𝐿

𝑠1

𝐿

𝑠1𝑠2

𝐿

𝑠2𝑠1

𝐿

𝑠2

𝐿

𝑠1𝑟1

𝐿

𝑠1𝑟2

𝐿

𝑠2𝑟1

𝐿

𝑠2𝑟2

𝐿

𝑟1𝑠1

𝐿

𝑟1𝑠2

𝐿

𝑟2𝑠1

𝐿

𝑟2𝑠2

𝐿

𝑟1

𝐿

𝑟1𝑟2

𝐿

𝑟2𝑟1

𝐿

𝑟2

  

𝐿

𝑠1𝑠2

= 𝐿

𝑠2𝑠1

;   𝐿

𝑠1𝑟1

= 𝐿

𝑟1𝑠1

;   𝐿

𝑠1𝑟2

= 𝐿

𝑟2𝑠1

;   𝐿

𝑠2𝑟1

= 𝐿

𝑟1𝑠2

;   𝐿

𝑠2𝑟2

= 𝐿

𝑟2𝑠2

;   𝐿

𝑟1𝑟2

= 𝐿

𝑟2𝑟1

𝐿

𝑠

= 𝐿

𝑠1

= 𝐿

𝑠2

;   𝐿

𝑟

= 𝐿

𝑟1

= 𝐿

𝑟2

;   𝐿

𝑠𝑟

= 𝐿

𝑠1𝑟1

= 𝐿

𝑠2𝑟2

𝐿

𝑠1𝑠2

= 𝐿

𝑟1𝑟2

= 0;   𝐿

𝑠2𝑟1

= 𝐿

𝑠1𝑟2

= 0; 

Macierz indukcyjności upraszcza  się do postaci: 

 

𝐿

𝑠

0

0

𝐿

𝑠

𝐿

𝑠𝑟

0

0

𝐿

𝑠𝑟

𝐿

𝑠𝑟

0

0

𝐿

𝑠𝑟

𝐿

𝑟

0

0

𝐿

𝑟

  

gdzie mamy 3 niewiadome: 

𝐿

𝑠

 - indukcyjność stojana 

𝐿

𝑟

 - indukcyjność wirnika 

𝐿

𝑠𝑟

 - indukcyjność wzajemna między stojanem, a wirnikiem 

Prąd  stojana na cewce 2-4: 

𝑖

𝑠1

= 2 𝐴 

Strumień stojana na cewce 2-4: 

𝛹

𝑠1

= 0.1230931076116 𝑊𝑏 

Indukcyjność stojana na cewce 2-4: 

𝐿

𝑠

= 𝐿

𝑠1

=

𝛹

𝑠1

𝑖

𝑠1

=

0.1230931076116 𝑊𝑏

2 𝐴

= 61,54655 𝑚𝐻 ≈ 61,5 𝑚𝐻 

Prąd wirnika na cewce 2-4: 

𝑖

𝑟1

= 2 𝐴 

Strumień wirnika na cewce 2-4: 

𝛹

𝑠1𝑟1

= 0.01208068432805 𝑊𝑏 

Strumień wirnika na cewce 2-4: 

𝛹

𝑟1

= 0.001235737256668 𝑊𝑏 

Indukcyjność wirnika: 

𝐿

𝑟

= 𝐿

𝑟1

=

𝛹

𝑟1

𝑖

𝑟1

=

0.001235737256668 𝑊𝑏

2 𝐴

= 0,61787 𝑚𝐻 ≈ 0,62 𝑚𝐻 

 

background image

Indukcyjność wzajemna cewki 2-4: 

𝐿

𝑠𝑟

= 𝐿

𝑠1𝑟1

=

𝛹

𝑠1𝑟1

𝑖

𝑟1

=

0.01208068432805 𝑊𝑏

2 𝐴

= 6,04 𝑚𝐻 

Indukcyjność wzajemna cewki 2-4: 

𝐿

𝑠𝑟

= n ∙ 𝐿

𝑠𝑟

= 60,4 𝑚𝐻 

Indukcyjność wirnika po sprowadzeniu na stronę stojana: 

𝐿

𝑟

= 𝐿

𝑟

∙ 𝑛

2

= 𝐿

𝑟1

∙ 𝑛

2

= 0,61787 𝑚𝐻 ∙ 100 ≈ 61,8 𝑚𝐻 

Przekładnia zwojowa cewek: 

𝑛 =

𝑁

1

𝑁

2

=

100

10

= 10 

gdzie: 

𝑁

1

 – liczba zwojów stojana 

𝑁

2

 – liczba zwojów wirnika 

  

 

 

Rys.2 Natężenie pola indukcji   

 

 

Rys. 3 Rozkład strumienia pola  

 magnetycznej B 

 

 

 

 

magnetycznego  przy 

𝑖

𝑠1

= 2𝐴;    𝑖

𝑟1

= −20𝐴 

Prądy stojana i wirnika na cewce 2-4: 

𝑖

𝑠1

= 2𝐴;    𝑖

𝑟1

= −20𝐴 

Strumień stojana na cewce 2-4 

𝛹

𝑠1

= 0.002295171179649 𝑊𝑏 

Strumień wirnika na cewce 2-4 

𝛹

𝑟1

= −0.0002792016276969 𝑊𝑏 

Obliczenie indukcyjności rozproszeń stojana i wirnika: 

𝐿

𝜎𝑠

=

𝛹

𝑠1

𝑖

𝑠1

=

0.002295171179649 𝑊𝑏

2 𝐴

= 1,14759 𝑚𝐻 ≈ 1,1 𝑚𝐻 

background image

𝐿

𝜎𝑟

=

𝛹

𝑟1

𝑖

𝑟1

=

−0.0002792016276969 𝑊𝑏

−20 𝐴

= 0,01396 𝑚𝐻 ≈ 0,014 𝑚𝐻 

Sprowadzenie indukcyjności rozproszenia wirnika na stronę stojana: 

𝐿

𝜎𝑟

= 𝐿

𝜎𝑟

∙ 𝑛

2

= 0,014𝑚𝐻 ∙ 100 = 1,4 𝑚𝐻 

Energia pola dla 

𝑖

𝑟

= 𝑖

𝑠

∙ 𝑛 

𝐸 𝑖

𝑠

,   𝑖

𝑟

= 𝑖

𝑠

𝑛  = 0.4883162783422 𝐽 

Energia pola dla 

𝑖

𝑟

= −𝑖

𝑠

∙ 𝑛 

𝐸 𝑖

𝑠

,   𝑖

𝑟

= −𝑖

𝑠

𝑛  = 0.005087187492938 𝐽 

Indukcyjność wzajemna wg wzoru:  

𝐿

𝑠𝑟

=

𝐸 𝑖

𝑠

,   𝑖

𝑟

= 𝑖

𝑠

𝑛  − 𝐸 𝑖

𝑠

,   𝑖

𝑟

= −𝑖

𝑠

𝑛  

2𝑖

𝑠

𝑖

𝑟

=

0.4883162783422 𝐽 − 0.005087187492938 𝐽

2 ∙ 2𝐴 ∙ 20𝐴

 

𝐿

𝑠𝑟

= 6,04𝑚𝐻 

Macierz indukcyjności własnych i wzajemnych: 

 

𝐿

𝑠

0

0

𝐿

𝑠

𝐿

𝑠𝑟

0

0

𝐿

𝑠𝑟

𝐿

𝑠𝑟

0

0

𝐿

𝑠𝑟

𝐿

𝑟

0

0

𝐿

𝑟

  =  

61,5

0

0

61,5

6,04

0

0

6,04

6,04

0

0

6,04

0,62

0

0

0,62

  𝑚𝐻 

Indukcyjność główna obliczona z 3 wzorów: 

𝐿

𝑠

= 𝐿

𝜎𝑠

+ 𝐿

𝜇

⇒ 𝐿

𝜇

= 𝐿

𝑠

− 𝐿

𝜎𝑠

 

𝐿

𝑟

= 𝐿

𝜎𝑟

+ 𝐿

𝜇

⇒ 𝐿

𝜇

= 𝐿

𝑟

− 𝐿

𝜎𝑟

 

𝐿

𝜇

= 𝐿

𝑠𝑟

∙ 𝑛 

𝐿

𝜇

= 𝐿

𝑠

− 𝐿

𝜎𝑠

= 61,54655 𝑚𝐻 − 1,14759 𝑚𝐻 = 60,39896 𝑚𝐻 ≈ 60,4 𝑚𝐻 

𝐿

𝜇

= 𝐿

𝑟

− 𝐿

𝜎𝑟

= 61,8𝑚𝐻 − 1,4 𝑚𝐻 = 60,4 𝑚𝐻 

𝐿

𝜇

= 𝐿

𝑠𝑟

∙ 𝑛 = 6,04𝑚𝐻 ∙ 10 = 60,4 𝑚𝐻 

Z powyższych 3 wzorów obliczamy 

𝐿

𝜇

 i uśredniamy wyniki : 

𝐿

𝜇ś𝑟

=

60,4 𝑚𝐻 + 60,4 𝑚𝐻 + 60,4 𝑚𝐻

3

= 60,4 𝑚𝐻 

Macierz indukcyjności sprowadzonych na stronę stojana z podziałem na indukcyjność główną i 
indukcyjności rozproszeń: 

 

 

 

 

 

𝐿

𝜇

+ 𝐿

𝜎𝑠

 0  

0  

𝐿

𝜇

+ 𝐿

𝜎𝑠

𝐿

𝜇

          

   0

0           

    𝐿

𝜇

𝐿

𝜇

        

   0

0         

    𝐿

𝜇

𝐿

𝜇

+ 𝐿

𝜎𝑟

0

0

𝐿

𝜇

+ 𝐿

𝜎𝑟

 

 

 

 

 

=  

61,5

0

0

61,5

60,4

0

0

60,4

60,4

0

0

60,4

0,62

0

0

0,62

  𝑚𝐻