Лабораторная работа № 22 Катушка с ферромагнитным сердечником
Целью работы является экспериментальное определение параметров схемы замещения катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником для основного магнитного потока.
1. Общие сведения
При расчетах
установившегося периодического процесса
несинусоидальный ток в катушке с
ферромагнитным
сердечником заменяют эквивалентным
синусоидальным
.
Это дает возможность записывать уравнения
цепи в комплексной форме и строить
векторные диаграммы.
Амплитудное значение
эквивалентного синусоидального тока
,
где I
действующее значение несинусоидального
тока катушки. Начальная фаза
определяется из условия сохранения
потерь
.
Пренебрегаем
магнитным потоком рассеяния. Синусоидальное
напряжение
,
приложенное к катушке, уравновешивает
э. д. с. индукции от изменения основного
магнитного потока и падение напряжения
на сопротивление
катушки
,
где
–
потокосцепление основного
магнитного потока
(
замыкается по материалу сердечника).
Практически всегда можно принять
,
поэтому
.
Потокосцепление
как и напряжение u,
является синусоидальным и отстает от
напряжения на угол
.
Эквивалентный синусоидальным
из-за наличия потерь отстает от напряжения
на угол
.
Из условия сохранения потерь в цепи:
,
Начальная
фаза эквивалентного синусоидального
тока
.
Замена несинусоидального
тока эквивалентным синусоидальным
позволяет экспериментально определить
параметры схемы замещения катушки
,
(рис.
22.1) или
,
(рис. 22.2). Параметры определяются из
физического эксперимента, в котором
для заданного напряжения измеряют
действующие значения тока и активную
мощность
(рис. 22.3).
Рис. 22.1 |
Рис. 22.2 |
Параметры , , , определяются по формулам:
|
Рис. 22.3 |
;
;
;
;
;
;
.
В отличие от линейной цепи величины , , , зависят от напряжения, приложенного к катушке.
2. Содержание и порядок выполнения работы
В лабораторной работе исследуют катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником из модуля НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Источником синусоидального напряжения частой f 50 Гц является МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3. Измерительные приборы модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ.
Собрать электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 1П протокола измерений.
Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
Включить выключатель QF модуля питания и тумблер SA2 источника UZ3. Установить на входе цепи напряжение U 3 В.
Измерить действующие значение тока I, активную мощность Р. Данные занести в протокол измерений.
Выполнить измерения при напряжениях U 4, 5, 6 В. Данные занести в протокол измерений.
Протокол измерений утвердить у преподавателя.
Выключить тумблеры СЕТЬ модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и выключатель QF модуля питания.
Протокол измерений к лабораторной работе № 22 «Схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником»
Схема замещения электрической цепи представлена на рис. 1П.
Рис. 1П
Экспериментальные данные представлены в табл. 1П.
Таблица 1П
Напряжения |
U 3 В |
U 4 В |
U 5 В |
U 6 В |
I, мА |
|
|
|
|
Р, Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|