Материал: lab._37_(D)

12

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра “Теоретические основы электротехники”

Лабораторная работа № 37

“Исследование катушки с разомкнутым сердечником”

Выполнил:

студент группы ЭТ-401

Кожевников Д. М.

Санкт-Петербург

2006

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы – исследование периодических электромагнитных процессов в реактивной катушке. В качестве объекта исследования выбрана катушка с разомкнутым сердечником.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Определение параметров катушки , , , , , при различных сердечниках (медном сплошном, медном проволочном, стальном сплошном, стальном проволочном, а также без сердечника). Построение треугольников сопротивлений для каждого случая.

2. Исследование зависимости параметров катушки со стальным сплошным сердечником от величины приложенного напряжения при постоянной частоте. Построение графиков (характеристик) , , , , , в функции .

3. Исследование зависимости параметров катушки со стальным сплошным сердечником от частоты при постоянном по действующему значению напряжении. Построение графиков , , , , , в функции .

4. Исследование зависимости параметров катушки со стальным сплошным сердечником от частоты при постоянной величине амплитуды магнитной индукции. Разделение потерь в сплошном сердечнике на гистерезис и на вихревые токи: определение , , , . Построение графиков , , , построение зависимостей , .

Таблица 1

Характеристика измерительных приборов

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Катушки с разомкнутым сердечником находят широкое применение в различных электротехнических устройствах: электрических фильтрах, антеннах связи и т.п.

На рис. 1,а изображена катушка с разомкнутым сердечником. Линии магнитного поля такой катушки замыкаются, проходя частично по сердеч­нику, частично до воздуху.

Рис. 1

На рис. 1,а изображена силовая линия магнитного поля. Магнитное сопротивление катушки с разомкнутым сердечником

,

где – магнитное сопротивление участка магнитной цепи по стали;

– магнитное сопротивление магнитной цепи по воздуху;

, – соответственно длина средней магнитной линии в сердечни­ке и сечение сердечника;

, – длина воздушного зазора и его среднее сечение;

– магнитная проницаемость материала сердечника;

– магнитная проницаемость воздуха.

Магнитодвижущая сила катушки (рис. 1,б, кривая 3) уравновеши­вается суммой магнитных напряжений на участках магнитной цепи:

.

Зависимость на участке магнитной цепи, содержащем сер­дечник, в соответствующих масштабах ( , ) повторяет кривую намагничивания материала сердечника (рис. 1,б, кривая 1). Зависимость на участке магнитной цепи, содержащем зазор, пред­ставляет собой прямую линию (рис. 1,б, кривая 2):

.

Анализируя магнитную цепь (рис. 1,а), можно установить следую­щее: несмотря на то, что явления, возникающие при намагничивании сер­дечника в катушке с зазором, проявляются слабее, чем в катушке без зазо­ра, качественно все они должны влиять на свойства катушки и ее парамет­ры.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Для определения параметров катушки с сердечником собирается схема, изображенная на рис. 2. В схему включены два амперметра и два ваттметра на меньший и больший пределы измерения.

Рис. 2

1. Определение параметров катушки , , , , , при различных сердечниках (медном сплошном, медном проволочном, стальном сплошном, стальном проволочном, а также без сердечника). Построение треугольников сопротивлений для каждого случая

При выполнении первого пункта программы в катушку помещаются различные сердечники: медные – сплошной и проволочный, стальные – сплошной и проволочный, а также выполняется опыт с катушкой без сер­дечника. Частота питающего напряжения должна быть постоянной. Под­держивается постоянное по действующему значению напряжение, указан­ное преподавателем. определяется из опыта с катушкой без сердечни­ка. Данные опыта занесены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты опыта с различными сердечниками

На рис. 3 построены треугольники сопротивлений для каждого случая.

Пример расчета:

(Ом);

(Ом);

(Ом);

(Ом);

(Ом);

(Гн).