Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТНИХ ПРОВІДНОСТЕЙ ПОВІТРЯНИХ ПРОМІЖКІВ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Електричні апарати
Група:
ЕМ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
/
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТНИХ ПРОВІДНОСТЕЙ
ПОВІТРЯНИХ ПРОМІЖКІВ
Львів 2012р.
Мета роботи: Ознайомитись з приладами і вивчити методи вимірювання магнітних величин. Дослідити експериментально магнітні провідності повітряних проміжків електромагнітів з різними формами полюсів та порівняти одержані результати вимірювань магнітних провідностей повітряних проміжків з розрахованими за існуючими методиками і зробити відповідні висновки.
Дослідити експериментально просторовий розподіл вектора магнітної індукції.
1. Теоретичні відомості
Уміння обчислювати магнітні провідності повітряних проміжків є необхідним при розрахунках магнітних кіл електромагнітних механізмів. Для цього, в першу чергу, необхідно дати визначення магнітної провідності.
Уявимо собі довільну об'ємну фігуру M (рис.1), обмежену трьома поверхнями A1, A2, A3, всередині якої відсутні струми ().
Нехай A1 є еквіпотенціальною поверхнею з магнітним потенціалом і A2 – еквіпотенціальною поверхнею з магнітним потенціалом і A3 – поверхня вектора магнітної індукції . Між поверхнями A1 і A2 проходить магнітний потік
, Вб,
(1.1)
який не перетинає бокової поверхні A3, а різниця магнітних потенціалів між поверхнями A1 і A2
, А,
(1.2)
де – вектор індукції в будь-якій точці поверхні A1, Тл;
S – площа поверхні A1, м2;
l – довільна лінія, що проходить всередині фігури M, кінці якої знаходяться на поверхнях A1 і A2;
– вектор напруженості магнітного поля, А/м.
За означенням магнітна провідність між двома еквіпотенціальними поверхнями A1 і A2 фігури M визначається як відношення результуючого потоку Ф, спільного для поверхонь A1 і A2, до різниці магнітних потенціалів між цими поверхнями
, Гн.
(1.3)
Величину, обернену до магнітної провідності, називають магнітним опором
, Гн-1.
(1.4)
Отже, для експериментального визначення магнітної провідності повітряного проміжку необхідно виміряти магнітний потік полюса і різницю магнітних потенціалів між цими полюсами.
Визначення магнітного потоку електромагніта розрахунковим шляхом при складній просторовій картині поля між полюсами може бути здійснене шляхом розв’язання рівнянь поля відомими або наближеними методами.
Якщо поверхні A1 і A2 є паралельними площинами, лінії вектора магнітної індукції перпендикулярні до них, а індукція розподілена рівномірно по всій поверхні, то
, Вб.
(1.5)
Якщо лінія l збігається з лінією вектора напруженості магнітного поля і H є постійною вздовж лінії l, то
А.
(1.6)
Тоді згідно з (1.3)
, Гн.
(1.7)
Формулою (1.7) можна скористатися лише при паралельних полюсах і відносно невеликих повітряних проміжках.
При розрахунку магнітних кіл електромагнітних механізмів використовують різні методи обчислення магнітних провідностей повітряних проміжків, а саме:
– обчислення провідностей для випадків, коли (1.1) і (1.2) можна визначити аналітично;
– обчислення провідностей на основі картин поля, отриманих графічною побудовою, або на основі наближеного розв’язування рівняння поля;
– обчислення провідностей за наближеними формулами, які отримані на основі спрощених уявлень про картину поля (метод Ротерса – метод ймовірних шляхів потоку);
– обчислення провідностей за формулами, які отримані на основі математичної обробки експериментальних даних.
В даній лабораторній роботі досліджується вплив повітряного проміжку між полюсами циліндричної форми з плоскими та конічними торцями, а також полюсами квадратної форми з плоскими торцями на магнітну провідність між цими полюсами, а також просторовий розподіл вектора магнітної індукції в зоні досліджуваного повітряного проміжку. Магнітні провідності визначаються експериментально і розраховуються різними методами з метою їх порівняння.
2. Лабораторна установка та методика експериментальних досліджень
Дослідження проводиться на спеціальній моделі магнітної системи, в якій, замінюючи полюси, можна створити різні форми повітряних проміжків, а також змінювати в широких межах довжину проміжку і прикладену до нього магнітну напругу.
До основної частини моделі (рис.2) входять:
1 – верхній магнітопровід, 2 – нижній магнітопровід, 3 – осердя з намагнічувальною котушкою, 4 – змінні полюси, 5 – немагнітні прокладки для встановленя необхідного повітряного проміжку.
Рис.2. Дослідна установка:
B1 – вимикач напруги живлення намагнічувальної котушки; R – реостат для зміни струму в намагнічувальній котушці; A – контрольний амперметр в колі намагнічувальної котушці; П1 – перемикач для зміни полярності струму в котушці; П2 – перемикач для підключення вимірних котушок і магнітного потенціалометра до входу мікровеберометра; МП – магнітний потенціалометр
Вимірна котушка w1, виконана на немагнітному каркасі, а котушки w2 і w3 – на полюсах магнітної системи. Магнітний потенціалометр представляє собою гнучкий немагнітний каркас з намотаною на ньому обмоткою.
Магнітну провідність повітряних проміжків визначають за формулою (1.3). Для цього вимірюють магнітний потік, зчеплений з відповідною вимірною котушкою, і магнітну напругу, прикладену до повітряного проміжку.
За принципом дії мікровеберометр Ф199 представляє собою підсилювач постійного струму, який охоплений колом від’ємного зворотного зв’язку за похідною, дякуючи чому здійснюється інтегрування вхідного сигналу. Мікровеберометр здійснює вимірювання вольтсекундної площі імпульсу напруги тривалістю від 1 мс до 1 с. Тому для вимірювання магнітного потоку на вхід Ф199 подається е.р.с. відповідної вимірної котушки, яка індукується в ній при зміні полярності струму в намагнічувальній котушці за допомогою перемикача П1. Очевидно, що при зміні полярності струму в намагнічувальній котушці у вимірювальній котушці індукується е.р.с.
,
(2.1)
звідки
,
(2.2)
де – покази мікровеберметра.
Різниця магнітних потенціалів вимірюється за допомогою магнітного потенціалометра МП. Аналогічно, як і при вимірюванні магнітного потоку, при зміні в часі струму намагнічувальної обмотки у витках потенціалометра індукується е.р.с., а різниця магнітних потенціалів між кінцями такого потенціалометра пропорційна вольтсекундній площі вихідного імпульсу при зміні полярності струму намагнічувальної обмотки, тобто
,
(2.3)
де – відповідно, покази мікровеберометра і постійна потенціалометра.
Дослідження розподілу магнітної індукції в зоні досліджуваного повітряного проміжку здійснюється за допомогою цифрових або магнітоелектричних приладів з первинним вимірним перетворювачем Холла.
3. Розрахунково-графічна частина
Обчислити магнітні провідності:
3.1. Для циліндричних полюсів з плоскими торцями (рис.3, а).
3.1.1. За формулами, одержаними на основі спрощених уявлень про картину поля
(3.1)
де – провідність без врахування випучування;
d – діаметр полюса;
δ – відстань між полюсами;
– провідність для потоків випучування;
– провідність з бокової поверхні;
x – висота бокової поверхні (рис.3).
а) б) в)
Рис.3. Форма і розміри досліджуваних полюсів:
d = 40 мм; a = 40 мм; 2α = π/3; w1=w2=w3=8; x=30 мм
3.1.2. За формулами, одержаними на основі математичної обробки експериментальних даних
(3.2)
де – провідність з урахуванням випучування;
– провідність з бокової поверхні.
3.2. Для квадратних полюсів.
3.2.1. За формулами, одержаними на основі математичної обробки експериментальних даних
(3.3)
де – провідність з урахуванням випучування;
a – сторона квадрата, м;
– провідність з бокової поверхні.
3.2.2. Для повітряного проміжку δ=a/2 розрахувати сумарну провідність за методом Ротерса (метод ймовірних шляхів потоку), замінивши складне об’ємне поле в повітряному проміжку сумою елементарних об’ємних полів
(3.4)
де – провідність між торцями полюсів;
– провідність між ребром торця полюсів (півциліндр);
– провідність між боковими гранями полюсів (пустотний циліндр);
– провідність сферичного квадранта;
– провідність квадранта сферичної оболонки (між боковими ребрами полюсів).
3.2.3. Результат п.3.2.2 порівняти з розрахунком п.3.2.1.
3.3. Для конічних полюсів.
3.3.1. Магнітну провідність з врахуванням випучування за формулою, одержаною на основі математичної обробки експериментальних даних
(3.5)
де α, d, δ – показані на рис.3.
3.4. Побудувати на окремих графіках залежності для кожної форми полюсів:
, – для циліндричних полюсів;
, – для квадратних полюсів;
– для конічних полюсів.
4. Експериментальна частина
4.1. Зняти залежності магнітної провідності від повітряного проміжку , , для циліндричних полюсів (δ=(0,1÷0,5)d).
4.2. Зняти залежності магнітної провідності від повітряного проміжку , , для квадратних полюсів (δ=(0,1÷0,5)а).
4.3. Зняти залежність магнітної провідності від повітряного проміжку для конічних полюсів (δ=(0,1÷0,5)d).
4.4. Побудувати одержані залежності на відповідних графіках п.3.4.
4.5. Дослідити просторовий розподіл вектора магнітної індукції для циліндричних полюсів. Для цього виміряти індукцію вздовж поверхні полюса, а також в площині, перпендикулярній осі полюсів на відстані δ/2 при двох значеннях повітряного проміжку 0,1d і 0,5d. Одержані залежності побудувати на окремих графіках у відносних одиницях, взявши за базисну величину індукцію під центром полюса.
4.6. Порівняти розрахункові та експериментальні дані. Зробити письмові висновки про розбіжність результатів експериментів та розрахунків.
5. Методичні вказівки
5.1. Підготовка до роботи з мікровеберометром Ф199.
Робота з мікровеберметром повинна проводитися персоналом, проінструктованим з техніки безпеки й ознайомленим з технічним описом й інструкцією з експлуатації.
Установлений діапазон вимірювання повинен відповідати очікуваній величині магнітного потоку. Якщо не відома величина вхідного сигналу, починайте вимірювання з найбільш грубих діапазонів, переходячи послідовно на більш чутливі, доти, поки величина вимірюваного сигналу буде складати не менше 30% від кінцевого значення діапазону.
Кінці вхідного сполучного шнура, які приєднуються до вимірювальної котушки, мають наступне фарбування:
додатній – червоне, від’ємний – біле, екран – синє.
Для вимірювання вхідного сигналу виконайте наступні операції:
приєднайте кінці вхідного сполучного шнура до вимірюваного кола;
установіть необхідний діапазон вимірювання;
перевірте співпадання риски світлового покажчика з нульовою відміткою шкали при увімкненій кнопці АРР;
установіть риску світлового покажчика на нульову відмітку при натиснутій кнопці НУЛЬ і вимкненій кнопці АРР (обертанням ручок ГРУБО і ТОЧНО при вимкненій кнопці КОМПЕНСАЦИЯ);
натисніть кнопку ИЗМЕРЕНИЕ, подайте вхідний сигнал і зробіть відлік;
поверніть кнопку ИЗМЕРЕНИЕ у вихідне положення, натиснувши кнопку НУЛЬ.
5.2. Постійну магнітного потенціалометра МП проводять в такій послідовності:
– магнітним потенціалометром охоплюють котушку з відомою кількістю витків, по якій протікає постійний струм I;
– при вимкненні цього струму в обмотці потенціалометра індукується е.р.с., яку необхідно проінтегрувати у послідовності, вказаній в п.5.1.
– постійна потенціалометра визначається як K = Iw/β, A/мкВ,
де β – показ мікровеберометра.
5.3. Для вимірювання магнітних потоків і магнітної напруги підмикають по черзі відповідну вимірну котушку або магнітний потенціалометр за допомогою перемикача П2 на вхід Ф199. Перемикачем П1 змінюють напрям струму в намагнічувальній котушці і фіксують при цьому покази Ф199 (враховуючи послідовність виконання роботи (п. 5.1)).
5.4. П.3.1, 3.2, 3.3, 4.1. 4.2, 4.3 виконати згідно з варіантом завдання, наведеним у таблиці 1.
Таблиця 1
Δ
EM-31
EM-32
EM-33
1
2
1
2
1
2
δц, мм
6, 10, 15, 20, 25
7, 12, 17, 22, 27
6, 8, 13, 18, 23
6, 9, 14, 19, 24
7, 10, 14, 18, 22
8, 12, 16, 20, 24
δкв, мм
4, 9, 14, 19, 24
5, 10, 15, 20, 25
5, 9, 14, 19, 24
4, 7, 11, 16, 21
6, 10, 14, 19, 24
4, 8, 12, 16, 20
δк, мм
4, 9, 14, 19, 24
5, 10, 15, 20, 25
5, 9, 14, 19, 24
4, 7, 11, 16, 21
6, 10, 14, 19, 24
4, 8, 12, 16, 20
До п.3.1. і 4.1. Результати розрахунків й експерименту звести в таблицю 2.
Таблиця2
δ, мм
Розрахунково-графічна частина
, Гн
, Гн
, Гн
, Гн
, Гн
Гн
Експериментальна частина
, Вб
, Вб
, Вб
Uм, Вб
, Гн
, Гн
, Гн
До п.3.2. і 4.2. Результати розрахунків й експерименту звести в таблицю 3.
Таблиця 3
δ, мм
Розрахунково-графічна частина
, Гн
, Гн
Експериментальна частина
, Вб
, Вб
, Вб
Uм, Вб
, Гн
, Гн
До п.3.3. і 4.3. Результати розрахунків й експерименту звести в таблицю 4.
Таблиця 4
δ, мм
Розрахунково-графічна частина
, Гн
Експериментальна частина
, Вб
Uм, Вб
, Гн
До 4.5. Результати розрахунків й експерименту звести в таблиці 5, 6
Таблиця 5
δ=0,1d, мм
х, см
0
1
2
3
4
В, мТл
В*, в.о.
h, см
В, мТл
В*, в.о.
Таблиця 6
δ=0,5d, мм
х, см
В, мТл
В*, в.о.
h, см
В, мТл
В*, в.о.
19.10.2012 10:10-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора