MĚŘEÍ Laboratorní cvičení z měření Měření magnetických veličin, část 3-9-4 Číslo projektu: CZ..07/.5.00/34.0093 ázev projektu: Inovace výuky na VOŠ a PŠ Šumperk Šablona: III/ Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT ada: Číslo materiálu: VY_3_IOVACE_PŠ-ELE-6-III_E3_08 Ročník: 3. Jméno autora: Ing. Vít Krňávek Škola: VOŠ a PŠ Šumperk, Gen. Krátkého Anotace: Pracovní list pro měření magnetických veličin -.část. Klíčová slova: hysterezní smyčka, integrační obvod, remanence, koercitivita Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Vít Krňávek. Financováno z EF a státního rozpočtu ČR.
ázev úlohy: Měření magnetických veličin Listů: 5 List: Zadání: a předloženém vzorku (transformátoru) proveďte pomocí osciloskopu následující měření: a) a obrazovce osciloskopu postupně zobrazte hysterezní smyčky pro různé velikosti magnetické indukce B (minimálně pro dvě hodnoty stanovené v předcházejícím měření) a určete příslušné remanentní indukce B r a koercitivní intenzity H k. b) Zkreslete do grafu magnetizační křivky přibližné tvary změřených hysterezních smyček (pouze v I. a II. kvadrantu) a vyznačte v nich remanenci B r a koercitivu H k. c) Proveďte zhodnocení naměřených a vypočítaných výsledků. Rozbor zvolené měřicí metody: Určení B při měření hysterezní smyčky Okamžitá u hodnota napětí u indukovaného v sekundárním vinutí měřeného transformátoru je dána výrazem d db u dt dt kde je počet závitů sekundárního vinutí, d časová změna magnetického toku, dt je čistý průřez jádra, db časová změna magnetické indukce. dt Z tohoto vztahu určíme integrováním Bt udt tj. výchozí vztah pro určení B. Integrací sekundárního napětí u dt provedeme elektricky integračním obvodem viz. obr., ve kterém platí vztah mezi vstupním a upním napětím u uvstdt Z toho vyplývá, že upní napětí integračního obvodu je rovno integrálu vstupního napětí děleného časovou konstantou =t. Má-li obvod dobře integrovat, musí platit, že t >>T (T je doba periody integrovaného průběhu). V praxi se volí t >= (0 až 00)T. Obr. Integrační obvod Jméno: Třída: Měřil dne: Odevzdal dne: KLAIFIKACE Příprava: Činnost: Zpracování: Vyhodnocení: Celkem:
ázev úlohy: Měření magnetických veličin Listů: 5 List: 3 Zapojení pro vlastní měření B platí Bt udt je na schématu pro měření. Z předchozího odvození Jestliže na vstup integračního obvodu přivedeme napětí u, dostaneme na upu u uvstdt udt Osamostatníme integrál u dt u Dosadíme-li tento výraz do vztahu pro magnetickou indukci B, dostáváme Bt u Dosazením efektivní hodnoty U za u dostaneme velikost efektivní hodnoty magnetické indukce Bef Jelikož B měříme při sinusové průběhu magnetické indukce, platí B Bef Dosazením do předcházejícího vztahu získáme konečný výraz B [T; Ω;F; m ; V] kde U je údaj na voltmetru, který je při tomto měření zapojen na up integračního obvodu a zbytek výrazu je po celou dobu měření konstantní. Určení remanence B r a koercitivity H k Hysterezní smyčka je dána funkčním vztahem B=f(H). a měřicím schématu pro měření hysterezních smyček je vidět, že napětí U xt přivedené na horizontální vstup osciloskopu ze snímacího rezistoru R odpovídá průběhu magnetizačního proudu I t. Víme, že H I a z toho H I konst l s Pak musí platit úměra Ht xt t t. apětí U yt přivedené na vertikální vstup osciloskopu z integračního obvodu odpovídá upnímu napětí U t. Víme, že B z toho Bt t. konst pak musí platit úměra Bt Byt Z předchozího odvození vyplývá, že přivedeme-li na vertikální (Y) vstup osciloskopu napětí U yt a na horizontální vstup (X) vstup napětí U xt, zobrazí se nám na stínítku obrazovky závislost U y = f(u x ), což odpovídá požadované funkční závislosti B=f(H), tj.hysterezní smyčce viz. obr..
ázev úlohy: Měření magnetických veličin Listů: 5 List: 4 Podle výše uvedených vztahů a z poměrů v zobrazené hysterezní smyčce pak platí: a H k b H a z toho pak H k H a b Dále platí c Br d B a z toho pak B r B c d Obr. Určení B r a H k z hysterezní smyčky chéma pro měření: chéma pro zobrazení hysterezní smyčky. RT I Tr integrační obvod 30 V AC V U U R C U R X OC Y Měřený předmět: Tr transformátor typ (z předcházejícího měření) Použité měřicí přístroje a pomůcky: Označení ázev Typ Tp Použitý rozsah Inventární číslo
ázev úlohy: Měření magnetických veličin Listů: 5 List: 5 Postup měření: Zobrazení hysterezních smyček Obvod podle schématu z předchozího měření doplníme o integrační obvod. Z předchozího měření magnetizační křivky si ke zvoleným hodnotám B přiřadíme odpovídající velikosti H a U. Požadované napětí U nastavíme před vlastním měřením hysterezní smyčky na voltmetru V pomocí regulačního transformátoru. a osciloskopu v režimu x-y zobrazíme hysterezní smyčku. a stínítku obrazovky odečteme velikosti úseček a, b, c, d, v dílcích a z nich vypočítáme hodnoty B r, H k. Zobrazené tvary hysterezních smyček zakreslíme do grafu magnetizační křivky (pouze v I. a II. kvadrantu). Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot: č.m. B [ T ] H [ A/m ] a [ d ] b [ d ] c [ d ] d [ d ] B r [ T ] H k [ A/m ] Příklad výpočtů: Grafy: Zobrazené hysterezní smyčky zakreslete do grafu magnetizační křivky z předcházejícího měření. Závěr: Použité zdroje FIALA, M.; VROŽIA, M.; HEIK, J. Elektrotechnická měření I. 3.vydání. Praha: TL akladatelství technické literatury, 986. 350 s. DT 6.37 (075.3). Kapitola 3.3, Magnetická měření, s. 37 336.