ЛАБЫ 4 семестр / ЛАБ 9 / 8363_NersisyanA_LAB_9_2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ТОЭ

отчет

по лабораторной работе №9

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКТИВНО СВЯЗАННЫХ ЦЕПЕЙ

Студент гр. 8363		Нерсисян А.С.
Преподаватель		Константинова Е.В.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы.

Экспериментальное определение параметров двух индуктивно связанных катушек и проверка основных соотношений индуктивно связанных цепей при различных соединениях катушек.

Обработка результатов

1. Определение индуктивности катушек, взаимной индуктивности и коэффициента связи.

Схемы:

Номер катушки	Наблюдают				Вычисляют
	U1, В	U2, В	I, мА	X, Ом		L, Гн	|XM|, Ом	|M|, Гн
1	2	1.304	414	4.8		7.6*10-4	3.15	0.0005
2	1.427	2	453	4.4		7*10-4	3.15	0.0005

2. Исследование последовательного соединения индуктивно связанных катушек.

Схемы:

Для выбранных направлений токов , если включение катушек согласное, и , если включение встречное. Способ включения катушек устанавливается с помощью однополярных выводов: если токи катушек направлены одинаково относительно однополярных выводов, то катушки включены согласно; в противном случае включение встречное.

Вид включения	Наблюдают				Вычисляют
	U, В	U1, В	U2, В	I, мА		I, мА	U1, В	U2, В	LЭ, Гн
1	2	1.04	0.965	131		130	1.03	0.98	0.0025
2	2	0.977	1.126	524		692	1.14	0.87	4.6*10-4

Определите вид включения:

1. Согласное

2. Встречное

3. Исследование параллельного соединения индуктивно связанных катушек.

Схемы:

Вид включения	Наблюдают		Вычисляют
	U, В	I, мА		I, мА	LЭ, Гн
1	2	510		522	6.1*10-4
2	2	2039		2895	1.1*10-4

Определите вид включения:

1. Согласное

2. Встречное

4. Исследование А.Ч.Х функции передачи трансформатора по напряжению.

Схемы:

Все дальнейшие расчеты производятся по следующей формуле:

f, кГц	Нагрузка Rн1		Нагрузка Rн2
	|HU(j)| = U2/U1			|HU(j)| = U2/U1
	Опыт	Расчет			Опыт	Расчет
0.1	0.283	0.658			0.278	0.658
0.3	0.544	0.658			0.533	0.658
0.5	0.613	0.658			0.600	0.658
1	0.651	0.658			0.637	0.658
10	0.665	0.658			0.640	0.641
50	0.662	0.653			0.484	0.428
100	0.654	0.641			0.318	0.26
500	0.490	0.428			0.072	0.056
1000	0.345	0.318			0.036	0.028

Рис 9.8. Нагрузка R_н1 = 1000 Ом

Рис 9.9. Нагрузка R_н2 = 100 Ом

Вопросы

1. Как установить правильность выполнения проведенных исследований?

С целью контроля полученной индуктивности, взаимной индуктивности и коэффициента связи, необходимо определить сопротивление взаимной индуктивности для каждой катушки по отдельности и сравнить их модули.

Полученные токи и напряжения можно проверить, используя законы Кирхгоффа и закон Ома для конкретной цепи.

Коэффициент связи должен находиться в интервале от 0 до 1.

2. Как практически разместить однополярные выводы двух индуктивно связанных катушек?

Если токи катушек направлены одинаково относительно однополярных выводов, то катушки включены согласно; в противном случае включение встречное. Этим можно пользоваться на практике, увеличивая или уменьшая входной ток.

3. При каком соотношении между параметрами катушек L₁, L₂, M напряжение одной из них в режиме гармонических колебаний при последовательном соединении катушек и встречном включении будет отставать от тока?

При последовательном соединении катушек:

;

;

С учетом того, что ток общий

;

;

Таким образом, напряжение катушки будет отставать от тока при или .

4. Почему АЧХ трансформатора падает в области низких и высоких частот? В какой частотной области исследуемый трансформатор приближается к идеальному? Почему на нулевой частоте сигнал через трансформатор к нагрузке не проходит?

АЧХ трансформатора стремится к нулю в области высоких частот, так как при большой частоте L~ХХ, сопротивление возрастает и связь уменьшается, а амплитуда падает. Исследуемый трансформатор приближается к идеальному в области низких частот. На нулевой частоте (L≡КЗ) сигнал через трансформатор не проходит потому, что не создается переменного электромагнитного поля.

5. Чем объяснить резкое расхождение расчетных и опытных значений |H_U(j)| при   0?

Резкое расхождение значений в опыте и расчете объясняется тем, что при расчете рассматривается идеальный трансформатор, а в опыте – реальный, у которого передаточная функция по напряжению имеет ограниченную полосу частот.

Самостоятельное исследование

Для дальнейших расчетов преобразуем формулу (9.6):

Все дальнейшие расчеты производятся по следующей формуле:

f, кГц	Нагрузка Cн = 0,05 мкФ
	|HU(j)| = U2/U1
	Опыт	Расчет
0.1	0.285	0.658
0.3	0.544	0.658
0.5	0.614	0.658
1	0.653	0.658
10	0.708	0.71
25	1.04	1.21
41.75	20.2	20.4
50	1.49	0.79
100	0.139	0.104
300	0.013	0.010

При ω = 0: При :

Экстремальное значение при ω = 41.75 кГц

Рис. 8. Нагрузка С_н = 0,05 мкФ

Индуктивности двух одинаковых контуров равны. Каково наибольшее значение их взаимной индукции?

При совмещении двух одинаковых контуров поток самоиндукции каждого контура равен потоку взаимной индукции, в связи с чем наибольшее значение взаимной индуктивности получается равным индуктивности каждого из контуров. В этом случае величина называемая коэффициентом связи, принимает наибольшее значение, равное 1.