מדידות בשנאי הספק 4 : ניסוי
Transcription
מדידות בשנאי הספק 4 : ניסוי
ניסוי : 4מדידות בשנאי הספק .1מטרת הניסוי 1.1מדידת הפרמטרים של מעגל התמורה של השנאי. 1.2מדידת הפסדים בשנאי. 1.3הכרת צורות הזרמים והמתחים בשנאי. .2ספרות Smith R.J.; “Circuits Devices and Systems”, John Wiley, 1976, Chapter 2. Del Toro V. “Electromechanical for Energy Conversion and Control System”, Prentice-Hall, New York, 1968. ד .ניצן "מבוא להנדסת חשמל" ,הוצאת אגודת הסטודנטים בטכניון. 1972 , .3שאלות הכנה .3.1מהו יחס השנאה של שנאי? כיצד תמדוד אותו? .3.2א .שרטט סכמת שנאי וסמן בה את הסכם הנקודות לציון קוטביות השנאי .הסבר. ב .הגדר קוטביות חיבורית וחיסורית ,בעזרת נק' קוטביות ופאזורי מתחים. ג .כיצד תמדוד ותקבע קוטביות של שנאי? .3.3תאר סכמת תמורה של שנאי והסבר מה מייצג כל אלמנט בה. .3.4צייר סכמת תמורה של שנאי בתוכנת ORCAD הערות :למימוש שנאי אידיאלי השתמש בסלילים בעלי ערך גבוה ,שמצומדים אחד לשני בעזרת רכיב שנקרה " "K_Linearעם גורם צימוד אחד ,להזכירכם יחס השנאה בריבוע הוא כיחס הליפופים של הראשוני והמשני. .3.5א .מהו ניסוי ריקם? אלו הפסדי שנאי מודדים בניסוי זה? אלו פרמטרים של סכימת תמורה ניתן לחשב על פי תוצאות המדידה בניסוי ריקם? פתח ביטויים מתמטיים. .3.6חזור על שאלה 3.5עבור ניסוי קצר. הערה :השתמש בתוכנת ,ORCADבסכמת תמורה של סעיף 3.4ובצע סימולציה של ניסוי ריקם וניסוי קצר ,וודא כי התוצאות שקבלת קרובות לפרמטרים שהצבת בסימולציה. פרמטרי המעגל הםL1 = 12mH, R1 = 0.5Ω, Lm = 400mH,: , Rc = 100Ωנתון שנאי מוריד פי ,3מניחים כי הפרמטרים של המשני הם ע"פ יחס ההשנאה מהראשוני ,מקור העירור הוא סינוס בתדר הרשת ואמפליטודה של 15וולט. .3.7מה תהיה צורת הזרם בסליל הראשוני כאשר המתח על פניו הוא סינוסואידלי? צייר גרף. .3.8מהי רוויה בשנאי? כדי להכניס שנאי לרוויה יש להפעיל אותו בתדר נמוך ו/או במתח גבוה, הסבר .עמוד על ההבדלים בכניסה לרוויה בין שנאי בריקם לשנאי מועמס. 39 .3.9המעגל באיור 8משמש להצגת אופיין ההיסטרזיס על מסך של הסקופ. א. מהו אופיין ההיסטרזיס ומה הוא מלמד על השנאי? ב. הסבר את פעולת המעגל. ג. הוכח כי התנאי לקבלת האופיין באוסצילוסקופ הינו . ωRC >> 1 .3.10 הסבר מהו וריאק ומה ההבדל בינו לבין שנאי רגיל. .3.11 ציין את ההבדלים בין שנאי הספק לשנאי בדוד .באלו תנאים משמש שנאי ההספק הנבדק בניסוי כשנאי בידוד? הכן טבלאות לרישום נתונים לכל סעיף בניסוי. הערה על הוריאק החד פאזי – הוריאק הינו שנאי עצמי ניתן לשינוי .באופן פשטני ניתן להתייחס אליו כאל מחלק מתח השראתי ,ראה איור ):(1 איור :1וריאק בחיבור תקני ,הדק מספר 1חובר למוליך הפאזה של ההזנה החשמלית והדק 2למוליך האפס )ניוטרל(. טעות אנוש עלולה לגרום להיפוך חיבורים 1ו 2-ובמצב זה המעגל המוזן מהוריאק נמצא במתח של ] .220[Vלכן ,המנע המנע ממגע במעגל הניזון מוריאק אפילו אם המוצא Voהינו .0כדי למנוע את סכנת ההתחשמלות נוהגים לפעמים לחבר את הוריאק דרך שנאי בידוד. .4הציוד לניסוי וריאק החד פאזי וואטמטר Feedback, EW604 -ריאוסטט )(R1 .1A ,300Ω דקדת נגדים )(R2 -ריאוסטט )(R3 .1A ,1kΩ שנאי הספק שנאי בידוד -עשרה חוטי בננה-בננה 2 ,כבלים -BNCבננה אזהרה בחלק מהניסוי אנו עובדים אחרי שנאי בידוד כאשר המתח צף ולכן מפסק הפחת אינו פועל ! 40 א .רק אדם אחד בונה את המעגל. ב .רק אדם זה מדליק את הוריאק ומעלה את המתח. ג .בסוף כל ניסוי יש להוריד את מתח הוריאק לאפס ורק אז לכבות אותו. ד .יש לבדוק שכל החוטים מבודדים ותקינים. ה .יש לחבר ריאוסטט בכל מעגל להגבלת זרם המקור. ו .יש לבדוק שלא יזרום זרם הגדול מהזרם הנקוב בריאוסטט ובשנאי. ז .אין להשתמש בדקדת נגדים מלבד המעגל ה RC-בסעיף ) 5.8ראה איור (8 .5מהלך הניסוי 5.1הכרת השנאי :השווה את השנאי לתרשים וזהה כל חיבור )ראה איור . (2 T1 In1 לא מחובר ! G BNC שקע מכשור In2 איור .2 הערה: ההדקים T1ו T2-מחוברים לליפוף הראשוני .ניתן לחבר את השנאי למקור מתח )או למעגל( דרך הכניסות ) T2 -T1ללא שימוש בשקע מכשור(. 5.2מדידת התנגדות הליפופים בזרם ישר הפעל את ספק הכוח .DCכוון את מתח הספק ל.10V - חבר את המעגל המתואר באיור מס' .3הריאוסטט R1במקסימום .יש לכבות את הספק לפני חיבור המעגל! A0 R1 V0 + EDC _ שנאי הספק איור .3 41 א .בחר את ערכו של הריאוסטט כך שתתקבל קריאה ברורה במדי הזרם והמתח ) .(A0 > 10mA, V0 > 10 mVקח קריאות עבור כל אחד מליפופי השנאי. ב .שנה את מתח הספק ל .5V -חזור לסעיף א'. ג .עבור כל אחד מליפופי השנאי ,חשב את התנגדותו הממוצעת )משתי המדידות א' וב'(. 5.3מדידת תמסורת הליפופים )יחס השנאה(. .1מדוד ) 2מדידות( את תמסורת המתחים של השנאי מהסליל הראשוני אל כל ליפוף .את המתח הראשוני ) 10Vו (5V -ספק דרך וריאק ושנאי בידוד )ראה איור .(4חשב תמסורת ליפופים )יחס השנאה( ממוצעת. .2חבר את ליפופי הסליל המשני בטור ומדוד את המתח השקול; בחיבור נכון המתח השקול ישווה לסכום שני מתחי הסלילים. T1 V2 220V V1 שנאי בידוד V3 Variac שנאי הספק T2 איור .4 5.4מדידת קוטביות חבר את המעגל שבאיור ,5כאשר מד מתח V3וחוט "קצר" לא מחוברים .ההדקים Out2וOut3 - מקוצרים. חוט "קצר" Out 1 T1 2 A0 V1 V2 3 220V שנאי בידוד Out 4 Variac T2 V3 איור .5 42 א .העלה את המתח הראשוני ל,11V -רשום את קריאת הזרם ) (A0ומדוד V1ו.V2 - ב .קצר את T1ל) Out1 -חוט "קצר" באיור( וחבר את מד המתח V3בין T2ל .Out4 -רשום את תוצאת המדידה. ג .על סמך המדידות ,קבע את קוטביות השנאי. ד .חשב את ההשראות ההדדית .M 5.5ניסוי ריקם. חבר את המעגל המתואר באיור מס' .6 Out 1 T1 A0 2 V1 W 220V 3 Wattmeter שנאי בידוד Variac Out 4 T2 איור .6 א .קבע את רגישות הוואטמטר ) (Wלמינימום )ערכים מכסימליים לזרם ומתח(. ב .העלה את מתח הוריאק עד המתח הנקוב בראשוני של השנאי )].(15[V ג .הגדל את רגישות הוואטמטר על פי קריאות הזרם והמתח. ד .רשום את קריאות הזרם ,המתח וההספק 5.6ניסוי קצר השתמש במעגל באיור מס' 6כאשר :ליפוף הסליל המשני )השקול( מקוצר והרגישות Wבמינימום. א .העלה באיטיות ובזהירות את מתח הוריאק עד שתגיע לזרם הנקוב בראשוני ) .(A0 = 0.5A שים לב ! שבניסוי קצר הזרם בסליל ראשוני יגיע לערכו הנומינלי במתח נמוך. ב .הגדל את רגישות הוואטמטר בהתאם לקריאות הזרם והמתח. ג .רשום את קריאות הזרם המתח וההספק. 43 5.7הזנת השנאי ע"י מקור מתח נזין את השנאי מהוריאק ונבדוק על מסך האוסצילוסקופ את צורת הזרם. א .הרכב את המעגל המתואר באיור מס' .7 חבר את אדמת הסקופ בנקודה T1וכך תוכל לראות את הזרם הראשוני )מפל המתח על (R3 והמתח הראשוני )במצב ,(invertingבו זמנית. ב .העלה את המתח הראשוני כך שתתאפשר מדידתו בעזרת הסקופ. ג .מדוד את צורת הזרם בראשוני .שרטט את שתי צורות הגל. R1 שנאי בידוד איור .7 5.8הצגת אופיין ההסטרזיס ומציאת עקום המגנות הנורמלי. קבע ערך נמוך לנגד ) R1בסביבות (1Ωוחבר את המעגל המתואר באיור מס' ,8ללא הנגד .R3 קבע ערכו של הנגד R2בהתאם לתנאי בסעיף 3.8ג' .הוריאק במצב מינימום. חבר את אדמת הסקופ בנקודה .T1 שנאי בידוד איור .8 44 א .העלה את מתח הוריאק עד שתבחין בבירור ברוויה ,הקפד לא לעבור על הזרם הנקוב . ב .צייר את אופיין ההיסטרזיס המתקבל על מסך הסקופ עבור 3מתחי המקור ,בקפיצות של .5V הסבר מה יקרה אם לא יתקיים התנאי .ωRC >> 1 ג .חזור על סעיף א' כאשר השנאי מועמס ע"י .R3 = 400Ωהאם מתקבלת רוויה בעקומת ההיסטרזיס? הסבר תופעה זו. .6הערכות ומסקנות – דו"ח מסכם רשום בצורה מסודרת וברורה את כל תוצאות המדידות שביצעת והסבר בקצרה את משמעותם. השווה את התוצאות לתאוריה ולחישובך היכן שהדבר אפשרי. על סמך המדידות שביצעת ,חשב את כל פרמטרי מעגל התמורה של השנאי. חשב את Mמניסוי ריקם וממדידות הקוטביות והשווה ביניהם. 45