Epstein - Laboratovní cvičení, úloha

Zadání:

1. Změřte křivku prvotní magnetizace prstencového vzorku trafoplechů pomocí voltmetru a ampérmetru. Tuto křivku znázorněte graficky.

2. Pomocí Epsteinova přístroje změřte měrné ztráty v transformátorových plechách. Měření proveďte pro indukci od B = 0,15T do 1,5T. Závislost PZTR=f(B) znázorněte graficky.

Teoretický úvod:

Epsteinův přístroj je určen pro praktické měření ztrát v železe, měrných ztrát, ztrátového čísla apod. Je tvořen čtyřmi sloupky z plechových pásků (500 x 30 mm), na kterých jsou navinuta magnetizační (primární) a měřící (sekundární) vinutí. Obě vinutí jsou tvořena 600 závity. (Kromě toho tam mohou být také indukční vinutí pro měření magnetizační charakteristiky a tangenciální vinutí uprostřed na každém sloupku pro měření intenzity).

V principu tak Eps. přístroj tvoří transformátor s převodem 1:1. Indukované napětí je dáno vztahem známým ze ZAE:

U = 4,44.f.Sž.Bm.N2

Velikost SFe se v praxi určuje přes objem Vž = G/γ a SFe = V/l. Pro měřený školní Epsteinův přístroj je hmotnost G =10kg a délka l = 4*500 mm = 2m.

Pro výpočet dosaďte SFe = 7,5.10-4 m2.

Schéma zapojení:

Pro měření křivky prvotní magnetizace zapojte obvod podle prvního schématu, hodnotu Rs zvolte tak, aby byla alespoň desetkrát větší než reaktance primárního vinutí (pozor na maximální dovolené proudové zatížení Rs!). Intenzitu nastavujte nepřímo pomocí proudu I1, tzn., že si nejdříve musíte do připravené tabulky vypočítat potřebné hodnoty proudů podle požadovaných hodnot H, podle vztahu:

√2.I1.N1

Hm = 

lSTŘ

V místech ohybů (kolen) magnetizační křivky proměřte více hodnot.

Hodnotu magnetické indukce získáte z napětí naměřeného na sekundárním vinutí podle vztahu:

U2EF

Bm = 

4,44.f.N2.SFE

Tento vztah však platí pouze pro čistě sinusový průběh indukovaného napětí. Pomocí osciloskopu se však můžete přesvědčit, že průběh napětí U2 není harmonický a pro přesné určení Bm by bylo třeba složitější matematické operace nebo použití voltmetru měřícího střední hodnotu.

Před měřením měrných ztrát si ze vztahu pro transformační napětí určete potřebné hodnoty napětí pro zvolené hodnoty mg. indukce od 0,15 do 1,5T (tabulku je nutné připravit předem). V primárním obvodu je zapojen ampérmetr, kvůli kontrole proudu který prochází proudovou cívkou wattmetru. Dále je nutné mít znalosti o měřiči frekvence, jehož použití je jedním z důvodů připojení ampérmetru, ale ne jediným. Wattmetr použijte s cosϕ asi 0,1 a s rozsahem proudového obvodu 5A.

K výstupu lze připojit dva voltmetry různých měřících systémů. Mají-li tato dvě měřidla stejnou třídu přesnosti, pak by při sinusovém průběhu napětí měla ukazovat stejnou výchylku. Z praxe víme, že elektrodynamický systém ukazuje vždy efektivní hodnotu. Uveďte, jakou hodnotu měří systém magnetoelektrický a v čem je cejchována jeho stupnice. Z toho vyplývá, že při přesných měřeních se bere v úvahu i sinusový průběh napětí na výstupu a pak lze použít pro výpočet napětí vztahu z Teoretického úvodu. Uveďte, jakým způsobem musíte upravit vztah pro nesinusový průběh napětí a z kterého voltmetru se použije údaj pro výpočet.