Лабораторна робота 8

Тема: Дослідження нерозгалуженого неоднорідного магнітного кола

Мета: Дослідити і вивчити параметри котушки індуктивності, яка має сталий сердечник

Принципова схема кола

Прилади і матеріали:

1. Амперметр на 5 А - 1 шт

2. Вольтметр на 300 В

3. Вольтметр на 60 В

4. Ватметр

5. Електричне живлення від автотрансформатора 0-250 в

6. З’єднувальні провідники

Хід виконання роботи

1. Підібрати необхідну апаратуру для виконання роботи і її технічні дані записати в таблицю 1.

2. Зібрати схему і запросити для перевірки викладача.

3. Змінюючи струм в колі від 0.5 до 2.5 А, записати значення струму напруг U₁ і U₂,

потужності P.

4. Дані записати в таблицю 2.

Таблиця 1 - Технічні дані приладів

№ п/п	Назва приладу	Заводський номер	Вимірювана величина	Система	Різновидність вимірюваного струму	Межі вимірювання	Ціна поділки	Клас точності	Тип приладу	Робоче положення
1
2
3

Таблиця 2 – Дані вимірювань

№ п/п	Виміряно				Розраховано
	I,A	U1,B	U2,B	P,BT	Z,OM	XL,OM	L,Гн	М (Гн)	Вm(Тл)	Н(АМ)
1.
2.
3.
4.
5.

5. Вирахувати всі величини, вказані в таблиці 2:

   1. Повний опір: Z = ;

   2. Індуктивний опір: X_L = ; R = ;

   3. Індуктивність котушки: L = = = = ;

   4. Взаємна індуктивність між котушками: M = = ;

   5. Амплітудна магнітна індукція: B_m = = ;

   6. Дані котушки сердечника:

w₁ = w₂= 90 – кількість витків котушок;

f=50 Гц – частота струму;

s = (20*40) мм² - площа поперечного перерізу сталевого сердечника;

I_cp - довжина середньої магнітної лінії.

6. По магнітним індукціям знайти Н (по кривим намагнічування).

7. Побудувати графіки:

L₁=f₁(I), E₂=f₂(I), B_m=f₃(I), M=f₄(I).

Лабораторна робота 9

Тема: Дослідження перехідного процесу в колі постійного струму з R i C

Мета: Дослідити і вивчити перехідний процес в колі постійного струму з R i C

Теоретичні відомості

При ввімкненні реальної котушки індуктивності до джерела постійної напруги внаслідок дії ЕРС самоіндукції струм зростатиме повільно до нового вимушеного значення(коло постійного струму).

i_np= I = U/r (1)

Запишемо для кола (рис. 44.1) рівняння за другим

законом Каргофа:

U= ir + U_L = ir+L (2)

Рівняння струму перехідного процесу матиме вигляд:

i= i_np +i _B = I + i_B= U/r + i_B (3)

Підставимо значення струму (3) в рівняння (2):

U= r(U/r + i_B)+L ;

U = U+ ri_B +L

Одержимо диференціальне рівняння першого ступеню для струму вільного режиму:

0 = ri_B+ L (4)

Перепишемо рівняння (4) таким чином:

i_B=- -

Постійний коефіцієнт = τ називається сталою часу кола вимірюється в одиницях часу: (τ) - с.

i_B = -τ (5)

Для розв'язання (5) треба розділити змінні, для чого доберемо множник (- ) для правої і лівої частини рівняння.

Одержимо: ( )=- (6)

Проінтегруємо праву і ліву частину рівняння (6):

Ln i_B = - +const (7)

Запишемо сталу інтегрування у вигляді логарифма постійного числа lnК і перенесемо у ліву частину рівняння (7):

In i_B – InК =- , або In =- (8)

Пропотенцюємо логарифмічне рівняння (8):

=е^{- t/τ}, або i_B= К е^{- t/τ} (9)

Ми одержали розв’язок для струму вільного режиму в загальному вигляді. Для визначення сталої інтегрування К розглянемо рівняння (3) в початковий момент часу:

t=0; i(0 )= i_np (0) + i_{B (U)}

Значення складових цього рівняння:

i(0)=0 – згідно з першим законом комутації;

I_np(0)=I – згідно з умовою;

I_B(0)= K – згідно з рівнянням

0=I+K; K=-I; i_B=-I_e^-t/τ; i = I (1-e^-t/τ) (10)

Як видно з рівняння (10), струм у перехідному процесі зростає з часом по експоненціальному закону від нуля до максимального значення І.

Визначимо напругу на індуктивності (індуктивну складову):

U_L=L =L =LI(-e^t/τ)(- )= Ie^-t/τ =Ue^-t/τ, U_L = Uе ^{- t/τ} (11)

Тобто, напруга зменшується від U до 0.

Як видно з графіка (рис. 44.2), в характерні моменти часу: ; 3 ; 4,6 струм в колі досягає відповідно значень: 0,63I; 0,95I; 0,99I, a напруга u відповідно: 0,37U; 0,05U; 0,01U.

Теоретично згідно з формулами (10) і (11) перехідний процес триває нескінченно довго.

На практиці за час закінчення перехідного процесу вважають 3 або 5τ, залежно від потрібної точності.