LUCRAREA A7 ELECTROMAGNETUL DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT CU SPIRĂ ÎN SCURTCIRCUIT

Σχετικά έγγραφα
Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].


1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Aparate de măsurat. Măsurări electronice Rezumatul cursului 2. MEE - prof. dr. ing. Ioan D. Oltean 1

Studiul electromagnetilor

2.2.1 Măsurători asupra semnalelor digitale

LUCRAREA A4 REGIMUL TERMIC AL BOBINEI DE EXCITAŢIE A UNUI CONTACTOR DE CURENT CONTINUU


Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR


i R i Z D 1 Fig. 1 T 1 Fig. 2

Lucrarea Nr. 5 Circuite simple cu diode (Aplicaţii)

L2. REGIMUL DINAMIC AL TRANZISTORULUI BIPOLAR

Lucrarea nr. 5 STABILIZATOARE DE TENSIUNE. 1. Scopurile lucrării: 2. Consideraţii teoretice. 2.1 Stabilizatorul derivaţie

4. Măsurarea tensiunilor şi a curenţilor electrici. Voltmetre electronice analogice

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

Stabilizator cu diodă Zener

LUCRAREA A1 MODELAREA ANALOGICĂ A FENOMENELOR DE COMUTAŢIE DIN STAŢIILE DE ÎNCERCĂRI DIRECTE

Circuite electrice in regim permanent

M. Stef Probleme 3 11 decembrie Curentul alternativ. Figura pentru problema 1.

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

STUDIUL CONVERTORULUI ELECTRO - PNEUMATIC

AMPLIFICATOR CU TRANZISTOR BIPOLAR ÎN CONEXIUNE CU EMITORUL COMUN

Electronică anul II PROBLEME

V O. = v I v stabilizator

Lucrarea 9. Analiza în regim variabil de semnal mic a unui circuit de amplificare cu tranzistor bipolar

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

V CC 10V. Rc 5.6k C2. Re 1k OSCILOSCOP

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

STUDIUL EFECTULUI HALL ÎN SEMICONDUCTORI

REDRESOARE MONOFAZATE CU FILTRU CAPACITIV

LUCRAREA NR. 4 STUDIUL AMPLIFICATORUL INSTRUMENTAL

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Fig. 1 A L. (1) U unde: - I S este curentul invers de saturaţie al joncţiunii 'p-n';

LUCRAREA NR. 1 STUDIUL SURSELOR DE CURENT

Integrala nedefinită (primitive)

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

FENOMENE TRANZITORII Circuite RC şi RLC în regim nestaţionar


Transformări de frecvenţă

CIRCUITE LOGICE CU TB

( ) Recapitulare formule de calcul puteri ale numărului 10 = Problema 1. Să se calculeze: Rezolvare: (

MARCAREA REZISTOARELOR

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

COMPARATOARE DE TENSIUNE CU AO FĂRĂ REACŢIE

Dioda Zener şi stabilizatoare de tensiune continuă

SIGURANŢE CILINDRICE

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Lucrarea 7. Polarizarea tranzistorului bipolar

Electronică STUDIUL FENOMENULUI DE REDRESARE FILTRE ELECTRICE DE NETEZIRE

wscopul lucrării: prezentarea modului de realizare şi de determinare a valorilor parametrilor generatoarelor de semnal.

Lucrarea 3 : Studiul efectului Hall la semiconductori

Corectură. Motoare cu curent alternativ cu protecție contra exploziei EDR * _0616*

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

L.2. Verificarea metrologică a aparatelor de măsurare analogice

2.1 Amplificatorul de semnal mic cu cuplaj RC

Polarizarea tranzistoarelor bipolare

L7. REDRESOARE MONOFAZATE

CIRCUITE CU PORŢI DE TRANSFER CMOS

IV. CUADRIPOLI SI FILTRE ELECTRICE CAP. 13. CUADRIPOLI ELECTRICI

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

riptografie şi Securitate

POARTA LOGICĂ TTL. 1. Circuitele logice din familia TTL au ca schemă de bază poarta ȘI-NU cu două intrări reprezentată în figura 4.1.

L3. TRANZISTORUL CU EFECT DE CÂMP TEC-J

AMPLIFICATORUL CU CIRCUIT ACORDAT DERIVAȚIE

REACŢIA NEGATIVĂ ÎN AMPLIFICATOARE

Laborator 4 Circuite integrate digitale TTL

CAPITOLUL 3. STABILIZATOARE DE TENSIUNE

Figura 1. Caracteristica de funcţionare a modelului liniar pe porţiuni al diodei semiconductoare..

PROBLEME DE ELECTRICITATE

Lucrarea 12. Filtre active cu Amplificatoare Operaţionale

Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Codificatorul SN74148 este un codificator zecimal-bcd de trei biţi (fig ). Figura Codificatorul integrat SN74148

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

N 1 U 2. Fig. 3.1 Transformatorul

Lucrarea 5. Sursa de tensiune continuă cu diode

Titlul: Modulaţia în amplitudine

Capitolul 4 Amplificatoare elementare

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

TEORIA CIRCUITELOR ELECTRICE

Fig Dependenţa curentului de fugă de temperatură. I 0 este curentul de fugă la θ = 25 C [30].

Circuite cu diode în conducţie permanentă

Dispozitive Electronice şi Electronică Analogică Suport curs 01 Notiuni introductive

Lucrarea Nr. 11 Amplificatoare de nivel mare

Conf.dr.ing. Lucian PETRESCU CURS 4 ~ CURS 4 ~

Subiecte Clasa a VII-a

Circuite cu tranzistoare. 1. Inversorul CMOS

Curs 4 Serii de numere reale

SURSE DE ALIMENTARE ŞI FILTRE

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Transcript:

LUCRAREA A7 ELECTROMAGNETUL DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT CU SPIRĂ ÎN SCURTCIRCUIT 1. Tematica lucrării 1.1. Construcţia electromagnetului de curent alternativ. 1.2. Măsurarea fluxurilor magnetice în ariile ecranată, neecranată şi a fluxului total. 1.3. Calculul forţelor dezvoltate de electromagnet. 1.4. Influenţa spirei în scurtcircuit asupra repartiţiei fluxurilor. 1.5. Determinarea curentului absorbit în funcţie de tensiunea de alimentare. 2. Schema electrică Pentru alimentarea bobinei electromagnetului se va folosi montajul din figura 2 în care: - P - pupitru de alimentare din laborator. - V1 - voltmetru 0-250 V, clasa 0,5; - A - ampermetru 1A; - Bob EM - bobina electromagnetului; - b 1, b 2, b 3 - bobine sondă cu numărul de spire n = 10 spire. Pentru înregistrarea fluxurilor se va folosi un dispozitiv electronic conceput special în acest scop. Acest dispozitiv foloseşte integratoare active şi un circuit de întârziere cu 90 de grade electrice (CD), necesar unei măsurători corecte. Schema bloc a dispozitivului electronic este prezentată în figura 3 iar schiţa panoului este prezentată în figura 4 în care s-a notat cu: - U A - semnal de tensiune de intrare primit de la una din bobinele sondă, b 1, b 2, b 3, pentru măsurarea unuia din fluxurile Φ A1, Φ A2 sau Φ 0 ; - AI 1 - amplificator de intrare; 73

- AI 2 - amplificator necesar amplificării semnalului pentru circuitul de comandă, C.C.; - IC - integrator comandat. (Întreruptorul ideal care comandă condensatorul din reacţia integratorului comandat s-a realizat cu un tranzistor cu efect de câmp (BFW11); - DF - detector fereastră (dublu); - CD - circuit de întârziere (decalare), realizat din două circuite basculante monostabile βe 555, (CMB 1, CMB 2 ); - CC - circuit de comandă a integratorului comandat IC. 3. Modul de lucru 3.1. Electromagnetul de studiat este un electromagnet de tip U, folosit la contactorul de tip TCA 200A, având bobina realizată pe ambele coloane (figura 1). Polii sunt prevăzuţi cu spire în scurtcircuit (ecran) SE, identice. Pentru măsurarea fluxurilor s-au executat bobine sondă identice, cu n = 10 spire, după cum urmează: b 1 - pentru aria neecranată A 1 (divizată în două părţi egale); b 2 - pentru aria ecranată A 2 ; b 3 - pentru aria totală, respectiv fluxul total. 3.2. Măsurarea fluxurilor se efectuează pentru o tensiune mai redusă decât tensiunea nominală de 220 V, pentru a ne menţine în zona liniară, nesaturată, iar forma fluxurilor să se menţină sinusoidală. Măsurătorile se vor efectua pentru o tensiune cuprinsă între 70 V şi 100 V. Pentru ridicarea caracteristicii I = f(u), se vor efectua măsurători pentru valori ale tensiunii cuprinse între 0 şi 250 V. Bobinele sondă furnizează un semnal proporţional cu derivata fluxurilor. Acest semnal este mai întâi amplificat cu ajutorul amplificatorului AI 1, iar apoi integrat cu ajutorul integratorului activ, comandat IC. 74

Măsurătoarea propriu-zisă se efectuează racordând ieşirile de le bobinele la intrările (INPUT) dispozitivului de măsurare a fluxurilor (figura 3), iar înregistrarea fluxurilor obţinute la ieşirile (OUTPUT) dispozitivului se va efectua cu ajutorul unui osciloscop cu două spoturi. Tensiunea la ieşirea unui integrator este dată de relaţia: n u ˆ = K Φˆ (1) T unde: Φ - fluxul magnetic; K - constanta de amplificare a amplificatorului AI 1 (în cazul de faţă K=2); n - numărul de spire al bobinelor sondă (în cazul de faţă n = 10); T - constanta de timp a integratorului (în cazul de faţă T = 10 ms). Tensiunea u se oscilografiază şi se măsoară cu ajutorul osciloscopului. Fluxul magnetic într-o anumită arie se determină cu formula: T Φ ˆ = uˆ (2) K n $u - fiind măsurată pe ecranul osciloscopului (ţinând seama de sensibilitatea acestuia exprimată în V/div ). Demonstraţia relaţiei (2) este prezentată în anexă. În figura 5 sunt notate mărimile în acord cu schema bloc din figura 3, unde u 1 corespunde tensiunii u A, u 2 corespunde tensiunii u B, iar u 3 tensiunii u I. Fluxul magnetic total Φ $ 0 măsurat cu ajutorul bobinei sondă b 3 se va compara cu valoarea calculată: Φˆ 2 U b 0 = (3) N ω unde: U b - este tensiunea aplicată bobinei electromagnetului (70 100 V); N b - numărul de spire al bobinei de excitaţie a electromagnetului; ω - pulsaţia curentului. b 75

Fluxurile magnetice din întrefier se măsoară simultan determinându-se şi defazajul între ele. Spre exemplificare în anexă se prezintă: fluxurile Φ A1 şi Φ A2 măsurate în aria neecranată A 1 şi ecranată A 2 la tensiunea U alim = 70 V (fig.6); fluxul total Φ 0 şi fluxul Φ A1, măsurate tot la tensiunea U alim = 70 V (fig.7), iar în figura 8 sunt prezentate oscilogramele fluxurilor Φ A1 şi Φ A2 măsurate la tensiunea U alim = 220 V, pentru a pune în evidenţă efectul saturaţiei. Datorită saturării anumitor porţiuni ale circuitului magnetic (mai ales în zona porţiunii neecranate a polului) fluxurile magnetice se deformează, devenind nesinusuidale. Se va urmări calitativ acest fenomen crescând tensiunea de alimentare a bobinei, observându-se forma fluxurilor pe ecranul osciloscopului. 3.3. Calculul forţei dezvoltate de electromagnet se va efectua cu relaţiile: - forţa medie în aria A1: F ma1 2 Φˆ A1 7 =, 0 = 4π 10 H / m 4 µ A 0 1 µ (4) unde A 1 este aria neecranată a polului: - forţa medie dezvoltată pe un pol: F m = F ma1 (1 + m K 2 ) (5) unde m = A 2 /A 1, iar K = cos α - forţa minimă pe un pol: 2 4 2 [ 1+ m K 1+ m K ( m + 4) m K ] F = ma (6) min F 1 2 Forţa totală este dublul forţei dezvoltată de un pol, deci: F mt = 2 F m (7) F mint = 2 F min (8) 3.4. Se va determina prin calcul întrefierul echivalent (tehnologic) între suprafeţele polare, în poziţia închis a electromagnetului cu relaţia: µ 0 ω A2 δ e = (9) R tgα 2 76

unde R 2 este rezistenţa spirei ecran, iar α defazajul între fluxuri măsurat la 3.2. Datele necesare efectuării calculelor se află notate pe panoul lucrării, din laborator. Rezultatele obţinute se trec într-un tabel de forma: Tabelul 1 U Φ A1 Φ A2 α Φ 0 α 0 F m F min F mt F mint δ e V Wb Wb grad Wb grad N N N N mm Se vor reprezenta într-o diagramă formele de undă ale forţelor instantanee dezvoltate de electromagnet. Se va măsura de asemenea defazajul între fluxuri şi se va desena diagrama fazorială a fluxurilor. Valorile rezultate pentru Φ 0 şi α 0 se vor compara cu cele obţinute experimental. 3.5. Se va creşte progresiv tensiunea de alimentare a bobinei electromagnetului (acesta fiind închis) măsurându-se curentul absorbit. Datele se trec în tabelul 2. Tabelul 2 U [V] 0 10 20... 230 240 250 I [A] 0... 77

ANEXA Calculul amplitudinii fluxului magnetic ce străbate bobina sondă în funcţie de tensiunea de la ieşirea integratorului În acord cu notaţiile din figura 5 se fac următoarele notaţii şi se obţine: n - numărul de spire al bobinelor sondă; n = 10; A 1 - amplificarea amplificatorului inversor AI 1 : A 1 = 2 u 1 - tensiunea la intrarea AI 1 : u u = U cosωt (1.a) 1 ˆ1 u 2 - tensiunea la ieşirea amplificatorului AI 1 : u ˆ 2 2 = U cosωt (2.a) u 3 - tensiunea la ieşirea integratorului comandat IC: u = U sinωt (3.a) 3 ˆ3 ϕ - fluxul magnetic ce străbate bobina sondă ϕ = Φ ˆ sin ωt (4.a) In acest caz se obţine: dϕ u1 = n (5.a) dt u 2 = 2u 1 (6.a) Constanta de amplificare a amplificatorului AI 1, K=2 1 RC u dt 1 RC u dt 2 n d 2n dt RC dt RC d 2n 2n = = 2 = ϕ = = = ϕ ϕ ϕ RC T (7.a) 3 2 1 unde T = RC ester constanta de integrare a integratorului, care în cazul de faţă este 10ms. Deoarece u 3 şi ϕ sunt în fază se poate trece la mărimile de vârf: ˆ 2n U 3 = Φˆ (8.a) T 78

respectiv T Φ ˆ = Uˆ 3 (9.a) 2 n Notă Demonstraţia este valabilă în cazul mărimilor considerate sinusoidale, deci şi fluxurile sunt considerate sinusoidale. 4. Întrebări 1. Explicaţia necesităţii utilizării spirei în scurtcircuit la electromagneţii de curent alternativ monofazat. 2. Desenaţi formele de undă ale forţei dezvoltate de un pol al electromagnetului cu şi fără spiră în scurtcircuit. 3. Reprezentaţi diagramele fazoriale ale fluxurilor magnetice şi ale forţelor electromagnetice pentru electromagneţi de tip U şi E. 4. Cum se produce defazarea fluxurilor magnetice în întrefierul unui electromagnet prevăzut cu spiră în scurtcircuit? 5. Ce efect are montarea spirei în scurtcircuit asupra inducţiei din ariile ecranată şi neecranată în comparaţie cu valorile existente înainte de montarea spirei? 6. Care este ordinul de mărime al rezistenţei spirei în scurtcircuit la electromagneţii pentru contactoare şi al pierderilor în spiră? 7. Care sunt factorii care determină stabilirea unei valori optime pentru rezistenţa spirei în scurtcircuit? 8. Care este ordinul de mărime al întrefierului în poziţia închis a electromagnetului şi ce reprezintă acest întrefier? 9. Care este valoarea curentului absorbit de un electromagnet de curent alternativ în poziţia deschis faţă de curentul în poziţia închis? Explicaţi diferenţa între valorile curenţilor în cele două poziţii. Cum se prezintă situaţia comparativ în curent continuu? 79

10. Prezentaţi şi explicaţi deosebirile constructive între electromagneţii de curent continuu şi electromagneţii de curent alternativ. 11. Care sunt cauzele care pot conduce la distrugerea bobinei unui electromagnet de curent alternativ? 12. Ce efect are creşterea inducţiei în polii electromagnetului de curent alternativ asupra fluxurilor magnetice din întrefierul polului prevăzut cu spiră în scurtcircuit? Care sunt limitele de aplicabilitate a relaţiilor stabilite pentru calculul electromagneţilor de curent alternativ cu spiră în scurtcircuit? 13. Cum se măsoară fluxurile magnetice în diferite porţiuni ale circuitului magnetic? Fig.1 Schiţa electromagnetului de curent alternativ 80

Fig.2. Schema electrică de conectare la reţea 81

Fig. 3. Schema bloc a dispozitivului electric pentru înregistrarea fluxurilor 82

Fig. 4. Panoul frontal al dispozitivului pentru înregistrarea fluxurilor 83

Fig.5. Schema bloc de principiu pentru înregistrarea fluxurilor, folosind integrator activ Fig.6. Oscilograme ale fluxurilor φ A1 şi φ A2 pentru o tensiune de alimentare de 70V 84

Fig.7. Oscilograme ale fluxurilor φ 0 şi φ A1 pentru o tensiune de alimentare de 70V Fig. 8. Oscilograme ale fluxurilor φ A1 şi φ A2, pentru tensiunea de alimentare de 220V 85