Файл: Практикум электртехникалы материалдар 6B07102 Электроэнергетика.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2024
Просмотров: 55
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
s жатады:
(10.1)
▲l- кернеуліктің 0 ден техникалық қанығуына артқандағы Н өрісінің 1 үлгі кернеу ұзындығының үлкеюі .
Магнитострикция тұрақтысы оң немесе теріс болуы мүмкін. Ферромагниттік материалдардың кіші не үлкен дәрежеде анизотропты қасиеті болады.
Аппаратура тізімі
Зертханалық қондырғы және электірлік қосылу схемасы.
Эксперименттік қондырғының принципиалды сұлбасы 10.1 суретте көрсетілген.
10.1 сурет - Топсаның гистеризисі мен Кюри теппературасын алудың принципиалды сұлбасы.
Ферромагнетиктің зерттелетін үлгісі ферриттен жасалған сақиналы өзекше ретінде берілген. Ортаңғы сызығының ұзындығы мен қимасы миниблоктың этикеткасында “Кюри нүктесі” деп көрсетілген. Өзекшеде әр қайсысы 250 орамнан тұратын бірдей екі катушка бар. Екеуінің біреуі синусоидалы кернеу көзіне қосылған және өзекшеде айнымалы магнит ағынын тудырады. Екіншісіне магнит ағынын өлшеу үшін интегратор қосылған.
Интегратордың шығыс кернеуі:
(10.1)
Rex және С- интегратор параметрлері;
S- өзекше ауданы, мм2;
В-магниттік индукция, Тл.
Кіріс сигналының тұрақты құраушысының интеграциясын ескермеу үшін интегратордың “Сброс “ ауыстырып -қосқышы жабық күйінде болуы тиіс.
Қарастырылған өзекшенің магниттік индукциясы:
(10.2)
Өзекшеде магниттік өрістің кернеулігі толық ток заңымен есептеледі:
Н = iw/l, (10.3)
Мұндағы l- өзекшенің ортаңғы сызығының ұзындығы.
Шунттан 100 В кернеу осциллографтың көлденең кірісіне беріледі, ал интегратор шығысынан Uшығ кернеуі – тік кірісіне беріледі . Біріншісі магнит өрісінің кернеулігіне, ал екіншсі – магнит индукциясына пропорционалды болғандықтан осциллограф экранында белгілі масштабта B=f(H) тәуелділігі көрсетіледі.
Үлгінің қыздырылуы “Кюри нүктесі” миниблогына кірістірілген резистор Rқызд. есебінен жүзеге асырылады. Ондағы кернеуді 15 тен 30 В дейін тұрақты кернеу көзінің реттегішімен басқаруға болады. Кернеуді арттырған сайын, миниблокқа кірістірілген шамның жарықтығы арта түседі.
Тізбек кернеу генераторының блогында 10.1 суретте монтаждық сұлбада көрсетілгендей құрастырылады. “Интегратор” мен “Кюри нуктесі” миниблоктары жақтауға нақты өз орындарына орналастырылуы қажет. Сонда интеграторға автоматты түрде қосымша «+» және «–« 15В кернеу көздері қосылады, ал «Кюри нүктесі» қыздырғышына -15 В кернеу беріледі. Сонымен қатар, миниблокқа кірістірілген трансформатордың екінші катушкасы интегратордың кірісімен жалғанады. Бұл сыртқы қосуларды айтарлықтай азайтады.
10.2 сурет – Гистерезис топсасын алу және Кюри нүктесін анықтаудың монтаждық сұлбасы.
Эксперимент жүргізуге нұсқау
Магниттiк өрiстердi тұрақты Нтұрақты және айнымалы Найнымалы магниттi материалына бiр уақыттағы әсерде және, Нтұрақты әдетте, Н айнымалы шартта дифференциалды өтiмдiлiгiнiң ұғымдарын енгізеді.
Дифференциалды магниттiк өтiмдiлiгі магниттік қисығының жеке бөліктерін және гистерезис ілмегінің тармақтарын сипаттайды:
(10.10)
Дифференциалды өтiмдiлiктiң максимал мәнi сол статикалық өтiмдiлiктiң максимал мәнiн әрдайым ұлғайтады. Абсолюттік магниттiк өтiмдiлiк салыстырмалы магниттiк өтiмдiлiктің магнитті тұрақтыға меншікті магниттік көбейтіндісіне тең:
μа=μr∙μ0 (10.11)
Әр түрлi материалдар және орталардың абсолюттi магниттiк өтiмдiлiгiн магниттi тұрақтымен салыстырады.
Аппаратура тізімі
Зертханалық орнату және қосу электр жүйесi:
Жұмыста (тороидалды трансформатор) М2000 ферритiнен өзектiң магниттелуінен бастапқы қисық алынады. Эксперименталды құрылғының принципиалды сұлбасы 10.3- суретінде көрсетiлген.
10.3 сурет – Бастапқы магниттеу қисығын анықтайтын принципиалды сұлбасы.
Ферромагнетиктiң зерттелетiн үлгiсi ферриттен тұратын сақиналы өзекше түрінде болады, оның қимасы мен сызығының орташа ұзындығы «Тороидалды трансформатор» миниблогында берілген. Өзекте екi катушка бар. w1=100 орамды катушкасы тұрақты кернеуді реттейтін қорек көзіне қосылады және өзекшеде магнит өрісін тудыру үшін қажет. Миниблоктағы тумблер арқылы тоқ бағытын өзгертуге болады. Басқа катушкаға (w2 =300 орамды) магнит ағынын өлшеу үшін интегратор қосылған.
Магниттеудiң бастапқы қисығы көлемі бойынша әртүрлі тұрақты тоққа w1. катушкасын қосу арқылы алынады. Тоқберілетін кернеу бірлігімен реттеледі және кірісінде 100 Ом резисторымен шектеледi. Катушкаға параллелді қосылған 100 Мкф конденсаторы шамадан тыс асқын кернеуді шектеу және тізбекті ажыратқан кездегі ауытқу контурын құру үшін қажет. Тізбекті ажыратқан кезде катушкада ауытқу үрдісі пайда болады да өзекше магниттілігін жоғалтады.
Тізбекті қосқан кезде магнит ағыны 0-ден +Ф өзгереді және екiншi катушкада бұл өзгерiстiң үрдісі ЭҚК сберіледі
(10.12)
Интегратордың шығыс кернеуі:
(10.13)
Мұнда Rвх және C - интегратор параметрлері, a uвx(t) = e(t).
Интеграторда «Сброс» қайта қосқышы бар, осы арқылы интегралдау алдында uвых(0)=0 белгіленеді.
Сондықтан:
(10.14)
S – өзектiң қимасы;
В – магниттік индукция.
Осыдан өзекте магниттік индукция:
(10.15)
Магниттiк өрiстi кернеулiк толық тоқтың заңы бойынша анықтайды:
(10.16)
Мұнда I1 - тоқтың тәжiрибеде анықталатын мәнi;
w1 – өзек катушкасының орам саны, w1=100 орамды;
l –өзектің орташа сызығының ұзындығы, l=50мм.
Катушканы әртүрлі тоқтар мәніне қосып және Uвых және ток I1 интегратордың шығыс кернеуін өлшей отырып, бастапқы магниттелу қисығын анықтауға болады.
Тізбек монтаждық сұлбада көрсетілгендей (10.4 сурет), кернеу генератор блогының жинақты өрiсiнде жиналады.
(10.1)▲l- кернеуліктің 0 ден техникалық қанығуына артқандағы Н өрісінің 1 үлгі кернеу ұзындығының үлкеюі .
Магнитострикция тұрақтысы оң немесе теріс болуы мүмкін. Ферромагниттік материалдардың кіші не үлкен дәрежеде анизотропты қасиеті болады.
Аппаратура тізімі
| Белгіленуі | Атауы | Түрі | Параметрлері |
| Gl | Бірфазалы қорек көзі | 218 | -220 В /16 А |
| G2 | Кернеу генераторының блогі | 213.2 | ±15 В, 0...+15В, -0...10В, Л 15В. 0,2...20 кГц |
| А4 | «Электротехникалық материалдар» миниблоктар жиыны | 600.18 | Миниблоктар: « Кюри нүктесі», «Интегратор», және «Резистор 100 Ом» |
| А5 | Мультиметр | 1416 | Цифровой мультиметр MY60T |
| | USB осциллограф | 1419 | |
| | Ноутбук | 1420 | |
Зертханалық қондырғы және электірлік қосылу схемасы.
Эксперименттік қондырғының принципиалды сұлбасы 10.1 суретте көрсетілген.
10.1 сурет - Топсаның гистеризисі мен Кюри теппературасын алудың принципиалды сұлбасы.
Ферромагнетиктің зерттелетін үлгісі ферриттен жасалған сақиналы өзекше ретінде берілген. Ортаңғы сызығының ұзындығы мен қимасы миниблоктың этикеткасында “Кюри нүктесі” деп көрсетілген. Өзекшеде әр қайсысы 250 орамнан тұратын бірдей екі катушка бар. Екеуінің біреуі синусоидалы кернеу көзіне қосылған және өзекшеде айнымалы магнит ағынын тудырады. Екіншісіне магнит ағынын өлшеу үшін интегратор қосылған.
Интегратордың шығыс кернеуі:
(10.1)Rex және С- интегратор параметрлері;
S- өзекше ауданы, мм2;
В-магниттік индукция, Тл.
Кіріс сигналының тұрақты құраушысының интеграциясын ескермеу үшін интегратордың “Сброс “ ауыстырып -қосқышы жабық күйінде болуы тиіс.
Қарастырылған өзекшенің магниттік индукциясы:
(10.2)Өзекшеде магниттік өрістің кернеулігі толық ток заңымен есептеледі:
Н = iw/l, (10.3)
Мұндағы l- өзекшенің ортаңғы сызығының ұзындығы.
Шунттан 100 В кернеу осциллографтың көлденең кірісіне беріледі, ал интегратор шығысынан Uшығ кернеуі – тік кірісіне беріледі . Біріншісі магнит өрісінің кернеулігіне, ал екіншсі – магнит индукциясына пропорционалды болғандықтан осциллограф экранында белгілі масштабта B=f(H) тәуелділігі көрсетіледі.
Үлгінің қыздырылуы “Кюри нүктесі” миниблогына кірістірілген резистор Rқызд. есебінен жүзеге асырылады. Ондағы кернеуді 15 тен 30 В дейін тұрақты кернеу көзінің реттегішімен басқаруға болады. Кернеуді арттырған сайын, миниблокқа кірістірілген шамның жарықтығы арта түседі.
Тізбек кернеу генераторының блогында 10.1 суретте монтаждық сұлбада көрсетілгендей құрастырылады. “Интегратор” мен “Кюри нуктесі” миниблоктары жақтауға нақты өз орындарына орналастырылуы қажет. Сонда интеграторға автоматты түрде қосымша «+» және «–« 15В кернеу көздері қосылады, ал «Кюри нүктесі» қыздырғышына -15 В кернеу беріледі. Сонымен қатар, миниблокқа кірістірілген трансформатордың екінші катушкасы интегратордың кірісімен жалғанады. Бұл сыртқы қосуларды айтарлықтай азайтады.
10.2 сурет – Гистерезис топсасын алу және Кюри нүктесін анықтаудың монтаждық сұлбасы.
Эксперимент жүргізуге нұсқау
-
Экспериментте қолданылатын «Желі» блогындағы ауыстырғыштардың сөндірулі екеніне көз жеткізіңіз. -
Аппаратураны электр тізбегіне сәйкес құрастырыңыз (10.2 -сурет). Осциллографты қосқан кезде үлгі-бөлгіш аттенюаторын xl жағдайына қоямыз. Үлгі – бөлгішті тізбекке қосу үшін аксессуар комплектінің ішінен серіппелі іштікті қолданамыз. Осциллографты ортақ нүктеге қосу үшін, бір үлгі-бөлгіштің «қолтырауын» қысқышын пайдаланамыз.
-
USB кабелін осциллограф пен ноутбукқа қосыңыз. Қосылған компьютер жағдайында USB кабелін бірінші осциллографқа, кейін ноутбукқа қосамыз. Ноутбукты қосыңыз. -
Бірфазалық G1(218) тоқ көзінде автоматты сөндіргіш пен қорғаныс ажыратушы құрылғысын қосамыз. -
Тұрақты кернеу генератор блогының A1(213.2) генераторының шығыс кернеуін минималды етіп орнатамыз. Ол үшін тұрақты тоқ генераторының шығыс кернеуін реттеу тұтқасын 0.....15 В аралығында сағат тіліне қарама-қарсы бағытта бұраймыз. -
Генератор блогының кернеуін қосамыз; генераторда арнайы формада сигнал жиілігі 0,5 кГц мах. амплитуда болатын кернеу орнатамыз. -
Сол жақ батырманы екі рет басу арқылы осциллограф бағдарламасын қосамыз. -
Электротехникасындағы мұндай материалдарды магниттi материалдар ретiнде қолданады. Ферромагнетиктердiң қатарына темiр, никел, кобальт және олардың көп балқымалары мен қосулары жатады; ферромагниттi қасиеттерiне алюминий хром, марганец, мыс, күмiс кейбiр балқымалары, ие болады. Магниттiк өтiмдiлiктiң өзгерiстерi сипаттама үшiн (K-1) магниттiк өтiмдiлiктi температуралық коэффициенттермен температураның өзгерiсiнде пайдаланады. Айнымалы магниттiк өрiстердегi ферромагнетиктердiң сипаттамасыi магниттiк өрiстi кернеулiктiң ең үлкен мәнiне индукцияның ең үлкен мәнiнiң қатынасы динамикалық магниттiк өтiмдiлiк болып табылады. Динамикалық магниттiк өтiмдiлiктi айнымалы өрiстiң жиiлiктерi үлкеюімен магниттi үрдістердің инерциялылығына байланысты азаяды.
Магниттiк өрiстердi тұрақты Нтұрақты және айнымалы Найнымалы магниттi материалына бiр уақыттағы әсерде және, Нтұрақты әдетте, Н айнымалы шартта дифференциалды өтiмдiлiгiнiң ұғымдарын енгізеді.
Дифференциалды магниттiк өтiмдiлiгі магниттік қисығының жеке бөліктерін және гистерезис ілмегінің тармақтарын сипаттайды:
(10.10)Дифференциалды өтiмдiлiктiң максимал мәнi сол статикалық өтiмдiлiктiң максимал мәнiн әрдайым ұлғайтады. Абсолюттік магниттiк өтiмдiлiк салыстырмалы магниттiк өтiмдiлiктің магнитті тұрақтыға меншікті магниттік көбейтіндісіне тең:
μа=μr∙μ0 (10.11)
Әр түрлi материалдар және орталардың абсолюттi магниттiк өтiмдiлiгiн магниттi тұрақтымен салыстырады.
Аппаратура тізімі
| Белгіленуі | Атауы | Түрі | Параметрлері |
| Gl | Бірфазалы қорек көзі | 218 | -220 В /16 А |
| G2 | Кернеу генераторының блогі | 213.2 | ±15 В, 0...+15 В, -0...10В, Jl 15В. 0,2...20 кГц |
| А4 | «Электротехникалық материалдар» миниблоктар жиыны | 600.18 | Миниблоктар: «Торроидальды трансформатор», «Интегратор», «ГМ11ДС», «ГМ14ДС», «Резистор 100 Ом», «Конденсатор 100 мкФ», «Тумблер» |
| А5 | Мультиметр | 1416 | Цифрлы мультиметр MY60T |
| | USB осциллограф | 1419 | |
| | Ноутбук | 1420 | |
Зертханалық орнату және қосу электр жүйесi:
Жұмыста (тороидалды трансформатор) М2000 ферритiнен өзектiң магниттелуінен бастапқы қисық алынады. Эксперименталды құрылғының принципиалды сұлбасы 10.3- суретінде көрсетiлген.
10.3 сурет – Бастапқы магниттеу қисығын анықтайтын принципиалды сұлбасы.
Ферромагнетиктiң зерттелетiн үлгiсi ферриттен тұратын сақиналы өзекше түрінде болады, оның қимасы мен сызығының орташа ұзындығы «Тороидалды трансформатор» миниблогында берілген. Өзекте екi катушка бар. w1=100 орамды катушкасы тұрақты кернеуді реттейтін қорек көзіне қосылады және өзекшеде магнит өрісін тудыру үшін қажет. Миниблоктағы тумблер арқылы тоқ бағытын өзгертуге болады. Басқа катушкаға (w2 =300 орамды) магнит ағынын өлшеу үшін интегратор қосылған.
Магниттеудiң бастапқы қисығы көлемі бойынша әртүрлі тұрақты тоққа w1. катушкасын қосу арқылы алынады. Тоқберілетін кернеу бірлігімен реттеледі және кірісінде 100 Ом резисторымен шектеледi. Катушкаға параллелді қосылған 100 Мкф конденсаторы шамадан тыс асқын кернеуді шектеу және тізбекті ажыратқан кездегі ауытқу контурын құру үшін қажет. Тізбекті ажыратқан кезде катушкада ауытқу үрдісі пайда болады да өзекше магниттілігін жоғалтады.
Тізбекті қосқан кезде магнит ағыны 0-ден +Ф өзгереді және екiншi катушкада бұл өзгерiстiң үрдісі ЭҚК сберіледі
(10.12)Интегратордың шығыс кернеуі:
(10.13)Мұнда Rвх және C - интегратор параметрлері, a uвx(t) = e(t).
Интеграторда «Сброс» қайта қосқышы бар, осы арқылы интегралдау алдында uвых(0)=0 белгіленеді.
Сондықтан:
(10.14)S – өзектiң қимасы;
В – магниттік индукция.
Осыдан өзекте магниттік индукция:
(10.15)Магниттiк өрiстi кернеулiк толық тоқтың заңы бойынша анықтайды:
(10.16) Мұнда I1 - тоқтың тәжiрибеде анықталатын мәнi;
w1 – өзек катушкасының орам саны, w1=100 орамды;
l –өзектің орташа сызығының ұзындығы, l=50мм.
Катушканы әртүрлі тоқтар мәніне қосып және Uвых және ток I1 интегратордың шығыс кернеуін өлшей отырып, бастапқы магниттелу қисығын анықтауға болады.
Тізбек монтаждық сұлбада көрсетілгендей (10.4 сурет), кернеу генератор блогының жинақты өрiсiнде жиналады.