- •Определение удельного сопротивления проводниковых материалов.
- •Определение удельных сопротивлений твёрдых диэлектриков.
- •7.Какова сущность резонансного метода измерений ε и tg ?
- •Изучение свойств терморезисторов
- •Определение типов и параметров резисторов
- •Определение типов и параметров конденсаторов
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
7.Какова сущность резонансного метода измерений ε и tg ?
Лабораторная работа №4
Потери в листовых ферромагнитных материалах
Цель работы
1 Ознакомиться с экспериментальными методами определения общих потерь листовой стали.
2 Освоить методы определения общих удельных потерь в сердечнике трансформатора выполненного из электротехнической стали.
Оборудование
ваттметр типа ЭДВ;
вольтметр типа АСТВ;
автотрансформатор ЛАТР;
исследуемый магнитопровод в 2-х обмоточном трансформаторе.
Общие указания
При выполнении лабораторной работы следует руководствоваться общими правилами по технике безопасности при работе в лаборатории.
Для выполнения лабораторной работы следует повторить материал соответствующей лекции.
Краткие теоретические сведения
В ферромагнетике, помещённом в переменное магнитное поле, происходит перемагничивание материала с частотой поля, сопровождаемое внутренним трением, обусловленным магнитной вязкостью, и , кроме того, в нём индуцируется ЭДС, вызывающая появление значительных вихревых токов. Эти явления сопровождаются поглощением энергии магнитного поля и превращением её в тепло. Таким образом, общие потери в ферромагнетиках, находящихся в переменном поле, можно представить в виде суммы:
Р=Рг+Рв+Рn,
где Рг - потери на гистерезис;
Рв – потери на вихревые токи;
Рn – потери на последействие, связанное с магнитной вязкостью материала .
Магнитные потери часто характеризуются удельными потерями – суммарными значениями мощности, затрачиваемой на гистерезисе и вихревые токи при низких частотах, отнесёнными к единице веса или к единице объёма. Потери на гистерезис для каждого материала могут быть определены по площади петли гистерезиса с учётом её масштаба и частоты тока.
Общие потери в ферромагнетиках с небольшой величиной коэрцитивной силы в переменных магнитных полях низкой частоты но большой напряженности обычно определяют ваттметровым способом с использованием специальной установки.
Установка представляет собой замкнутый магнитопровод, набранный из пластин исследуемого материала (трансформаторной или электротехнической стали) с размещенными на нём двумя обмотками, т.е. является обычным трансформатором.
Схема установки с измерительными приборами.
U2
~
U1
Рис. 9.
Как видно из приведённой схемы (рисунок 9), в первичную обмотку трансформатора Т включена токовая катушка ваттметра L1 во вторичную – вольтметр и вольтметровая катушка ваттметра L2 с большим сопротивлением обмотки. Поскольку во вторичной обмотке не подключена нагрузка, можно считать, что трансформатор работает вхолостую.
Из электротехники известно, что в режиме холостого хода вся подводимая к первичной обмотке трансформатора мощность идёт на покрытие его потерь.
Так как в таком режиме ток во вторичной обмотке не протекает, а в первичной обмотке протекает ток холостого хода, который составляет только доли номинального тока, то потерями мощности в обмотках трансформатора (меди) в режиме «холостого хода» обычно пренебрегают и относят всю потребляемую при этом трансформатором мощность к потерям в его сердечнике (стали).. Измерительные приборы, подключенные к трансформатору, потребляют некоторую мощность, которая входит в общую, измеряемую ваттметром, поэтому общая мощность:
Р=Рст+РV+РW (1)
где Р – общие потери в схеме;
Рст – потери в стали сердечника;
РV – потери на вольтметре;
РW – мощность потерь на ваттметре.
Отсюда можно определить общие потери в стали сердечника трансформатора:
Рст=Р-( РV+РW) (2)
Зная сопротивления вольтметра Rv и ваттметра Rw определяемое на шкале прибора, можно найти потери в стали:
Р = (3)
Р = (4)
где U2 – напряжение на вторичной обмотке.
Потери в стали относятся к единицы веса сердечника (1кг) и получают так называемые удельные потери в стали. При частоте магнитного поля f определённом значении индукции Bм в сердечнике трансформатора:
Рост= , (5)
где Рост – удельные потери в стали, Вт;
G – вес сердечника, кг.
Порядок выполнения работы
1 Рассчитать U2 соответствующее значениям Bм (заданной в таблице). Как известно из курса электротехники, соотношение между ЭДС, индуцируемой во вторичной обмотке, и максимальной величиной индукции в сердечнике трансформатора определяются по формуле:
U2=4,44fW2SBм
где f – частота, Гц;
W2 – число витков вторичной обмотки трансформатора W=2700;
S – площадь сечения сердечника трансформатора, м , S= 4·10 ;
U – напряжение на вторичной обмотке трансформатора, В;
Вм – максимальная магнитная индукция, Тл.
Таблица 5
№ |
Вм, Тл |
f, Гц |
U2, В |
Р, Вт |
Рвольт, Вт |
Рват, Вт |
Рст, Вт |
G, кг |
Рост, Вт/кг |
1 |
0 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
2 |
0.208 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
3 |
0.312 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
4 |
0.416 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
5 |
0.52 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
6 |
0.624 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
7 |
0.7275 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
8 |
0.8325 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
9 |
0.956 |
50 |
|
|
|
|
|
7.4 |
|
2 Замерить общую мощность потерь в цепи Р с помощью ваттметра при рассчитанных значениях напряжения. Обратить внимание на правильность определения цены деления шкал приборов. Измерения проводить при пределе измерения 300В, т.к. при этом систематическая погрешность будет неизменной и на характер зависимости Рост от Вм влиять не будет.
3 Определить по шкалам приборов Rv и Rw при указанном пределе измерения.
4 Расссчитать Рv, Рw, Рст, Рост по формулам (2-5).
Содержание отчёта
1. Отчёт выполняется по установленной форме.
2. Построить график зависимости Рост от Вм.
3. В выводе провести анализ графика.
Контрольные вопросы
1 Как классифицируются материалы по отношению к магнитному полю?
2 Каковы основные параметры ферромагнитных материалов и их физический смысл?
3 Какова природа намагничивания ферромагнетиков?
4 Как классифицируются ферромагнитные материалы?
5 Какие причины вызывают потери в ферромагнитных материалов?
6 Какие факторы влияют на потери в ферромагнитных материалов?
7 Как определяются удельные потери в стали?
Лабораторная работа №5