POLITECHNIKA RADOMSKA Wydz. TRANSPORTU		LABORATORIUM MIERNICTWA		Data:
		GRUPA	ZESPÓŁ	Rok akademicki
Nr. Ćwiczenia: 2	TEMAT: Aparat Epsteina.			OCENA:

Cel ćwiczenia : Wyznaczenie dynamicznej krzywej magnesowania w postaci charakterystyki B=f(H) , próbki zamocowanej w aparacie Epsteina 25 cm , a także wyznaczenie strat w materiale ferromagnetycznym powodowanych prądami wirowymi oraz zjawiskiem histerezy .

Przebieg ćwiczenia :

I. Wyznaczanie masy właściwej próbki oraz powierzchni przekroju drogi strumienia w próbce .

Masa badanej próbki - 5kg .

Masa właściwa próbki :

1. γ = 7,865 - 0,065n dla blachy trawionej ,

2. 
   γ = 7,83 - 0,067n dla blachy nie trawionej , gdzie n oznacza zawartość krzemu podaną w procentach ( 3% - 4%) . Znając masę próbki oraz masę właściwą powierzchnie przekroju drogi strumienia można wyznaczyć z następującego wzoru :

m - masa próbki podana w gramach ,

γ - masa właściwa próbki ,

l - średnia długość strumienia w obwodzie magnetycznym próbki (l = 120 cm).

W NASZYM PRZYPADKU:

γ =7,865 - 0,065*4 =7,605

Zatem

2.Określenie napięcia po stronie wtórnej dla którego indukcja magnetyczna maksymalna jest równa Bmax =1 T oraz Bmax =1,5 T .

Dla Bmax =1 T

Dla Bmax =1,5 T

3. Wyznaczanie krzywej magnesowania

Rys. Schemat układu pomiarowego aparatu Epsteina : A.E - aparat Epsteina , P.P - przekładnik prądowy ,

V1 , V2 - woltomierze wartości skutecznej , V3 - woltomierz wartości sredniej wyskalowany w wartościach

skutecznych , W - watomierz elektrodynamiczny , A - amperomierz , Rd - rezystor suwakowy ,

W1 , W2 - wyłączniki .

	I	U 2	U 3	P w	B max	H sk	k	P c	Uwagi
		A	V	V	W	T	A/m.	-	W
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	0,09 0,14 0,19 0,27 0,39 0,55 0,65 0,61 0,8 1,34 2,32 5,04 2,1	20 30 40 50 60 70 74 74 80 90 100 112 112	19 28,7 38 47,5 58 67 72 70 77,5 87,5 96,5 107,6 96	0,9 1,5 2,5 4 5,2 7 7,9 7,8 8,8 11,2 12,8 16 12,4	0,2552 0,3855 0,5105 0,6381 0,7792 0,9001 0,9672 0,9404 1,0411 1,1754 1,2963 1,4455 1,2896	63,6 99,0 134,4 190,9 275,8 388,9 459,6 431,3 565,7 947,5 1640,5 3563,8 1499,1	1,168 1,160 1,168 1,168 1,148 1,160 1,141 1,173 1,146 1,142 1,150 1,155 1,295	0,887 1,470 2,447 3,917 5,080 6,837 7,717 7,617 8,587 10,930 12,467 15,582 11,982	f=50Hz k2=1,02 Rw=15kV

Dane wyróżnione podkreśloną liczbą zostały wykonane przy otwartym wyłączniku W1 .

4.Wyznaczanie strat .

B max[T]	k2	U 2 [V]	U 3[V]	P w [W]	k	P c [W]	p c [W/kg]
1	1,02	74	72	7,9	1,141	7,535	1,507
1,5	1,025	112	107,6	16	1,155	15,164	3,033

5.Rozdział strat metodą dwóch różnych współczynników kształtu .

B max[T]	U 2 [V]	U 3[V]	P [W]	k	Pc [W]	Pw [W]	Ph [W]
	74 74	72 70	7,9 7,8	1,141	7,535 7,435	1,725 1,825	5,810 5,610
											1,173
								112 112	107,6 96	16 12,4	1,155	15,164 11,564	14,04 10,44	1,116 1,116
											1,295

Wnioski:

Materiały ferromagnetyczne ze względu na fakt , iż wykazują duży stopień magnetyzacji (ich przenikalność magnetyczna względna jest setki i tysiące razy większa od jedności ) stosuje się jako rdzenie w elementach i urządzeniach prądu przemiennego . Właściwości tych materiałów , umieszczonych w zmiennym polu magnetycznym , bada się najczęściej metodami technicznymi .

Podstawową charakterystyką opisującą własności ferromagnetyka jest charakterystyka magnesowania B = f(H) . Ważnym czynnikiem są również straty oraz stratność (określana jako straty przypadające na jednostkę masy próbki ). Powszechnie stosowanym przyrządem do badania blach krzemowych stosowanych do budowy obwodów magnetycznych jest aparat Epsteina . Aparat ten składa się z czterech jednakowych cewek , ustawionych w formie kwadratu na płycie izolacyjnej . Karzda z czterech cewek ma po 150 zwojów po stronie pierwotnej jak i wtórnej . Tak więc uzwojenie pierwotne , liczące w sumie 600 zwojów , służy do magnesowania badanej próbki prądem przemiennym , uzwojenie wtórne , mające tyle samo zwojów co pierwotne , do wyznaczania indukcji .

Wartość natężenia pola określa się po przez pomiar natężenia prądu magnesującego ( natężenie pola H jest proporcjonalne do wartości skutecznej prądu magnesującego )

Indukcja B jest zaś proporcjonalna do napięcia indukowanego w uzwojeniu wtórnym aparatu Epsteina ( zależy od wartości skutecznej tego napięcia ) Watomierz określa nam natomiast straty w próbce .

Na podstawie otrzymanych pomiarów i po przeprowadzeniu koniecznych wyliczeń ,

Zaobserwowaliśmy iż ch-ka B =f(H) nie jest liniowa ,sprawia to fakt iż przenikalność magnetyczna nie jest stała ( w materiałach ferromagnetycznych ) i zależy od natężenia pola . Owa ch-ka ma małą stromość w początkowym zakresie , następnie jej stromość znacznie zwiększa się oraz stopniowo maleje w zakresie końcowym , wchodząc w stan nasycenia . Również ch-ka Pc = f(H) ma podobny kształt ( straty całkowite zgodnie ze wzorem zależą od napięcia uzyskanego po stronie wtórnej aparatu Epsteina , podobnie jak B).

Straty energetyczne w materiałach ferromagnetycznych dzieli się na : straty wiroprądowe , które powstają na skutek indukowania się siły elektromotorycznej w ferromagnetyku objętym zmiennym strumieniem magnetycznym ( w wyniku czego powstają prądy , ze względu na swój kołowy kształt zwanych wirowymi ) Prądy te powodują wydzielenie się ciepła powodujących powstanie strat energetycznych ( aby zmniejszyć prądy wirowe rdzenie maszyn elektrycznych i transformatorów wykonuje się z cienkich blach izolowanych i tak ustawionych , aby zwiększyć opór na drodze prądu wirowego , a przez to zmniejszyć wartość tego prądu ) . Oprócz strat wiroprądowych występują jeszcze straty histerezowe , które są wynikiem przemagnesowania materiału ferromagnetycznego poddanemu działaniu pola magnetycznego.

Z przeprowadzonego ćwiczenia widać , iż straty wiroprądowe zależą od kwadratu współczynnika kształtu krzywej siły elektromotorycznej indukowanej w uzwojeniu wtórnym, natomiast straty histerezowe nie zależą od wartości współczynnika kształtu krzywej ( i dlatego mimo zmiany współczynnika k pozostają niezmienne ) Zmianę współczynnika k uzyskaliśmy włączając w obwód magnesujący dodatkowy rezystor

Całkowite straty są równe sumie wyżej opisanych strat .

1

---