Vasmagok jellemzőinek mérése

Hasonló dokumentumok
Vasmagok jellemzőinek mérése

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Négypólusok helyettesítő kapcsolásai

Tekercsek. Induktivitás Tekercs: induktivitást megvalósító áramköri elem. Az induktivitás definíciója: Innen:

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Mágneses szuszceptibilitás mérése

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

Mágneses szuszceptibilitás mérése

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

1. feladat R 1 = 2 W R 2 = 3 W R 3 = 5 W R t1 = 10 W R t2 = 20 W U 1 =200 V U 2 =150 V. Megoldás. R t1 R 3 R 1. R t2 R 2

Időben állandó mágneses mező jellemzése

LI 2 W = Induktív tekercsek és transzformátorok

Nanokristályos lágymágneses vasmagok minősitése

Transzformátorok tervezése

1. Milyen módszerrel ábrázolhatók a váltakozó mennyiségek, és melyiknek mi az előnye?

MŰVELETI ERŐSÍTŐS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE (DR. Kovács Ernő jegyzete alapján)

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Mágneses erőtér. Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek mutatós műszerek működésének alapja

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

2. Ideális esetben az árammérő belső ellenállása a.) nagyobb, mint 1kΩ b.) megegyezik a mért áramkör eredő ellenállásával

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

VILLANYSZERELŐ KÉPZÉS MÁGNESES TÉR ÖSSZEÁLLÍTOTTA NAGY LÁSZLÓ MÉRNÖKTANÁR

Gyakorlat 34A-25. kapcsolunk. Mekkora a fűtőtest teljesítménye? I o = U o R = 156 V = 1, 56 A (3.1) ezekkel a pillanatnyi értékek:

Az elektromágneses indukció jelensége

N I. 02 B. Mágneses anyagvizsgálat G ép A mérés dátuma: A mérés eszközei: A mérés menetének leírása:

MŰVELETI ERŐSÍTŐS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE (DR. Kovács Ernő jegyzete alapján)

Bevezetés az analóg és digitális elektronikába. III. Villamos és mágneses tér

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

Hall-szondák alkalmazásai

DIÓDÁS ÉS TIRISZTOROS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Hall-szondák alkalmazásai

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

1. Visszacsatolás nélküli kapcsolások

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

Fizika A2 Alapkérdések

DR. KOVÁCS ERNŐ MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

Rogowski-tekercses árammérő rendszer tervezése és fejlesztése

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Villamos gépek működése

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

0 Általános műszer- és eszközismertető

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Fizika 1 Elektrodinamika belépő kérdések

Mérés és adatgyűjtés

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

Minden mérésre vonatkozó minimumkérdések

Elektrotechnika 11/C Villamos áramkör Passzív és aktív hálózatok

Magnesia. Itt találtak már az ókorban mágneses köveket. Μαγνησία. (valószínű villámok áramának a tere mágnesezi fel őket)

MÁGNESESSÉG. Türmer Kata

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

* Egyes méréstartományon belül, a megengedett maximális érték túllépését a műszer a 3 legkisebb helyi értékű számjegy eltűnésével jelzi a kijelzőn.

Elektrotechnika 9. évfolyam


Jelgenerálás virtuális eszközökkel. LabVIEW 7.1

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Kompenzációs kör vizsgálata. LabVIEW előadás

Az elektromágneses tér energiája

Fizika A2 Alapkérdések

Az elektromágneses indukció jelensége

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Mágneses körök. Fizikai alapok. Mágneses tér

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Villamos teljesítmény mérése (4. mérés) A mérés időpontja: de. A mérés helyszíne: BME, labor: I.B. 413 A mérést végzik:

FIZIKA. Váltóáramú hálózatok, elektromágneses hullámok

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika laboratóriumi mérőpanel elab panel NEM VÉGLEGES VÁLTOZAT! Óbudai Egyetem

Közreműködők Erdélyi István Györe Attila Horvát Máté Dr. Semperger Sándor Tihanyi Viktor Dr. Vajda István

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Zárt mágneskörű induktív átalakítók

Mágneses mező jellemzése

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

M ű veleti erő sítő k I.

Analóg áramkörök Műveleti erősítővel épített alapkapcsolások

Passzív áramkörök, CAD ismeretek

Átírás:

Vasmagok jellemzőinek mérése 017.0.11. Összeállította: Mészáros András Műszerek és kellékek: Mérődoboz, Mérendő transzformátorok, Kondenzátorok 3 db, 0-4V toroid transzformátor, Hameg HM801 digitális multiméter 1 db, Hameg HM303-6 oszcilloszkóp, BNC-BNC mérővezetékek db. A foglalkozásban taglaltakhoz erősen ajánlott a dr. Szentiday Klára és Baumann Péter által írt Passzív Áramköri Elemek című jegyzet idetartozó fejezeteinek áttanulmányozása (4. fejezet 107-168. oldal), valamint a Passzív Áramkörök előadás témához kapcsolódó órai jegyzete: http://mti.kvk.uni-obuda.hu/adat/tananyag/passziv/passziv5magneseskorok014.pdf A mérés célja tekercsekben és transzformátorokban vasmagként használt ferromágneses anyagok a gyakorlatban lényeges fizikai jellemzőinek meghatározása. Ide tartoznak: Koercitív erő (H C ), Maximális indukcióhoz tartozó mágneses térerősség (H 0 vagy H max ), Maximális indukció (B 0 vagy B max ), Remanens mágnesség (B R ), Relatív permeabilitás (µ r ) Fajlagos induktivitás (A L ).

Elméleti összefoglalás: A mérésben releváns mágnességgel kapcsolatos alapfogalmak: Közepes mágneses úthossz (l m ): A vasmagban körbehaladó mágneses erővonalak átlagos úthossza méterben vagy mm-ben. Mágneses keresztmetszet (A m ): a tekercs belsejében elhelyezkedő vasmag keresztmetszete m -ben vagy cm -ben kifejezve. Primer és szekunder tekercsek menetszáma (N és N sz ); dimenzió nélküli mennyiség. Mágneses térerősség (H): mértékegysége A/m. Egyenesen arányos az őt létrehozó tekercs menetszámával (N ) és az azon átfolyó árammal (I ), egyúttal fordítottan arányos a közepes mágneses úthosszal (l m ). Fluxus (Φ; fí): mértékegysége Wb (Weber): A imer tekercs által keltett mágneses erővonalak összessége. Indukció (B): mértékegysége T (Tesla) a mágneses erővonalak sűrűsége (Φ), vagyis a fluxus adott mágneses keresztmetszet (A m) mellett, ezért fluxussűrűségnek is nevezik. Remamens mágnesség (B R ): adott H mágneses térerősség után visszamaradó mágnesezettség. Koercitív erő (H C ): a B R remanens mágnesség kioltásához szükséges ellenirányú mágneses térerősség. Permeabilitás (µ): A H mágneses térerősség és B mágneses indukció közötti arányossági tényező. Abszolút permeabilitás(µ 0 ): referenciaérték, vákuumra jellemző fizikai állandó; értéke: 4π 10-7 Vs/Am. Relatív permeabilitás(µ r ): az adott anyagra jellemző permeabilitás mértéke a vákuuméhoz képest; dimenzió nélküli. Fajlagos induktivitás (A L ): mértékegysége nh (nanohenry), adott vasmagra jellemző mennyiség, pusztán a fizikai jellemzők ismeretében meghatározható, katalógus adat. Induktivitás (L): mértékegysége H (Henry), a fajlagos induktivitás és a menetszám négyzetének szorzatával számolandó.

A mérés menete, szükséges formulák: Kiindulási adatok: U x, U y, R, l m, A m, N, N sz, R, C I. Primer áram (I ): II. III. IV. Mágneses térerősség (H): Fluxus (Φ): Indukció (B): V. Remanens mágnesség (B R ): VI. Koercitív erő (H C ): VII. Relatív permeabilitás(µ r ): VIII. Fajlagos induktivitás (A L ): H U x I [ A ] R sz [ ] [ Ω] [ ] [ A] [ m] V N I A 1 H l m m RC Φ U [ ] [ ] [ ] [ ] [ Ω ] Wb Tm [ F] Vs V Y N 1 C R B Φ [ ] A m Φ A B [ ] N l m H 0 I m B µ r H µ 0 B0 Vs T m Vs T m A m Vs Am [ A] [ m] [ Vs] [ m ] [ Vs] [ m ] Am L µ 0 r [ ] [ ] [ ] Vs m nh 1 l m Am m A µ IX. Induktivitás(L): L N AL [ ] [ H ] [ 1 ] [ nh ] [ ] 10 9 1. ábra: A mérőáramkör

Az ismeretlen anyagi jellemzőkkel bíró vasmagot egy N imer tekercs segítségével gerjesztünk úgy, hogy annak megtáplálását egy állítható kimeneti feszültségű (toroid) transzformátorral biztosítjuk. A beállított feszültségnek megfelelően I áram indul meg a imer tekercsen (I.), mellyel egyenes arányosságban létrejön a vasmagban a H mágneses térerősség (II.). I áram pontos értéke az R ellenálláson eső feszültségből meghatározható. A vasmagban a szinuszosan váltakozó imeroldali táplálás miatt szintén szinuszosan váltakozó Φ fluxus, illetőleg a vasmag A m keresztmetszetével arányosan B indukció jön létre. Az U sz szekunder feszültség a vasmagban jelen lévő fluxusváltozás végett indukálódik (elektromágneses indukció törvény), azaz a szekunder feszültség a fluxusváltozás idő szerinti elsőrendű deriváltja (dφ/dt), ezért a kimeneten fellépő fáziseltolódást egy integráló kapcsolással (RC tag) kell kompenzálni (III.). Az így kapott, fázisban korrigált szekunderoldali feszültség az U Y. A Φ fluxus és az A m mágneses keresztmetszet ismeretében a B elektromágneses indukció egyértelműen meghatározható a mágnesezési görbe minden pontján (IV.). Adott B R remanens mágnességhez (V.) tartozó H c koercitív erő is minden esetben meghatározható (VI.). A µ r relatív permeabilitás B indukció és H elektromágneses térerősség értékének ismeretében kiszámolható (VII.), továbbá az is, hogy nagysága miként függ a H térerősségtől. A képletek alapján látni, hogy a H térerősség, mint bemeneti és B indukció, mint kimeneti paraméterek között egyenes arányosságnak kellene fennállnia. A mágneses hiszterézist a vasmagban található mágneses domének véges irányba fordulási ideje, valamint az aktuális elfordulásukhoz képesti előző állapotuk okozza. A vizsgált vasmag permeabilitás értékének meghatározását követően, a fizikai méretek ismeretében számítható az A L fajlagos induktivitás (VIII.), mely rend szerint egyúttal az adott anyagra jellemző katalógus adat. Ezen A L fajlagos induktivitásérték és a menetszám négyzetének szorzatával számolható az induktivitás körülbelüli értéke, vagyis segítségével lehet induktív elemeket méretezni (IX.).. ábra: Hiszterézis-, avagy BH-görbe

Mérési feladatok: A foglalkozás során bemérésre kerülő három transzformátor magja: 1. lemezelt EI,. hiperszil, 3. ferrit. A számítások egyszerűsítésének érdekében a imer- és szekunderoldali menetszám egyaránt 100. A imeroldali mérőellenállás hozzávetőleges értéke 11Ω, a szekunderoldali integrátor ellenállása 150kΩ, kondenzátora pedig 570nF. A mérődobozban beépítésre került egy csúcsérték egyenirányító (Peak Detector), ezzel megkönnyítve az U Y kimeneti feszültség, valamint az I gerjesztőárammal arányos U X feszültség mérését. A mérődoboz alján található billenő kapcsolóval lehet kiválasztani, hogy a két feszültségérték közül melyiket mérhessük az U Y ' kimeneten. A gerjesztőárammal arányos U X feszültséget a csúcsérték egyenirányítóval csak kb. 10V értékig mérjük, azt meghaladva hagyatkozzunk az oszcilloszkóól történő leolvasási pontosságra. A csúcsérték egyenirányító tápfeszültsége ±15V, körülbelül 0mA áramkorláttal. Mivel a mérendő szekunderoldali feszültségértékek pontos leolvasása kritikus a mérés szempontjából, ezért a műveleti erősítős áramkör ofszethibájával kompenzálni kell a leolvasott eredményeket. 1) Célszerű az oszcilloszkópot a mérés megkezdésekor áram alá helyezni a benne található mérőáramkörök hőmérsékletfüggése végett. ) Tolómérő vagy vonalzó segítségével határozzuk meg a mérésben használt mérőtranszformátorok l m és A m méreteit a mellékelt mintákról. 3) Mérjük meg az R mérőellenállás pontos értékét HM801 multiméter segítségével. 4) Biztosítsuk a 0-4V szabályozható toroid transzformátor tápellátását valamelyik, a mérőhelyen található 4V-os dugalj segítségével. Két banándugós vezeték felhasználásával kössük össze a toroid transzformátort a mérőpanel bemenetével; először a mérőpanelba dugjuk a vezetékeket, csak aztán a transzformátor dugaljába (ezzel elkerülve az esetleges zárlatot)! A bemenet egyelőre a mérőpanelon található főkapcsoló segítségével maradjon lekapcsolva, a transzformátor pedig 0 kimeneti feszültségállásban legyen. 5) Adjunk a fentebb említetteknek megfelelően tápfeszültséget a csúcsérték egyenirányító számára (±15V, körülbelül 0-30mA áramkorlát). Vezéreletlen állapotban (vagyis a főkapcsoló továbbra is legyen lekapcsolt állapotban) mérjük meg az egyenirányító kimeneti ofszet feszültségét (mv nagyságrend)! A továbbiakban ezzel az értékkel minden mérést kompenzálni kell! 6) U X és U Y kimeneti pontokat BNC-BNC kábellel oszcilloszkóa, U Y ' pontot pedig BNC-banán vezetékkel csatlakoztassuk a multiméterre.

7) Helyezzük be az első mérendő transzformátort (a imer tekercs a vastagabb, vagy a transzformátorok hordozó lemezének lekerekített sarka kell, hogy kerüljön a mérődobozra bal-felülre). 8) Kapcsoljuk fel a mérődoboz főkapcsolóját. Fokozatosan növeljük a imer feszültséget, közben állítsuk az oszcilloszkóp bemeneti fokozatait megfelelő feszültségalapba, hogy a mágnesezési görbét megfelelően lássuk. 9) Ismét nulla bemeneti jelszintről indulva fokozatosan és kis léptékben növeljük a gerjesztést, közben rögzítsük U X és U Y csúcsértékeket (peak detector segítségével). Nagyobb feszültségek esetén ritkásabban is fel lehet venni a mérési pontokat, de legalább 15 pont kerüljön rögzítésre, ahol a legutolsó a vasmag telítésbe vitt állapotához tartozik. 10) Rögzítsük az oszcilloszkópon kirajzolt BH-görbét legalább kettő esetben léptékhelyesen! Az egyik legyen a telítésbe vitt állapothoz tartozó jelleggörbe. 11) Határozzuk meg (Excel táblázatkezelő használata erősen javasolt) az alábbiakat: I, H, Φ, B, µ r, H max, B max, B R, H C, A L és L értékeket a felvett U X és U Y feszültségek csúcsértékének ismeretében (ofszet-kompenzálás!)! 1) A 1. pontban számított értékek alapján ábrázoljuk H függvényében a µ r és L változását! 13) Ismételjük meg a 8-1. mérési pontokat a másik két transzformátorral is! 14) Ábrázoljuk a 10. mérési pontban kapott, a három vasmaghoz kapott telítéses görbét közös koordináta rendszerben! 15) A mért értékek, a kapott jelleggörbék és a transzformátorok ismert fizikai méreti alapján értékeljük ki a mérést!