Лабы по МОЭ 2024 / Лаба 9

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

им. В. И. Ульянова (Ленина)»

кафедра теоретических основ электротехники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 9

«Исследование индуктивно связанных цепей»

Выполнили: Анищенко Анастасия, Бараева Елизавета

Группа № 2383

Преподаватель:

Вопросы		Задачи ИДЗ					Даты коллоквиума	Итог

Санкт-Петербург, 2024

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Исследование индуктивно связанных цепей

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

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

ЭСКИЗ ИЛИ СХЕМА УСТАНОВКИ

ЗАДАНИЕ ПО ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

9.2.1. Определение индуктивностей катушек, взаимной индуктивности и коэффициента связи

Рисунок 1 – Схема исследуемой цепи

Номер катушки	Наблюдают			Вычисляют
	, В	, В	, мА	, Ом	, Гн	, Ом	, Гн
1	2	1,47	17,63	113,44	0,0181	83,38	0,0133
2	0,7	2	8,91	224,47	0,0357	78,56	0,0125

9.2.2. Исследование последовательного соединения индуктивно связанных катушек

Рисунок 2 – Схема исследуемой цепи

Включение	Наблюдают				Вычисляют
	, В	, В	, В	, мА	, мА	, В	, В	, Гн
Согласное	2	0,75	1,24	4,13	4	0,79	1,21	0,0796
Встречное	2	0,33	1,68	11,28	11,4	0,34	1,66	0,028

Согласное:

Встречное:

9.2.3. Исследование параллельного соединения индуктивно связанных катушек

Рисунок 3 – Схема исследуемой цепи

Включение	Наблюдают		Вычисляют
	, В	, мА	, мА	, Гн
Согласное	1	9,41	9,3	0,0171
Встречное	1	15,58	26,5	0,006

Согласное:

Встречное:

9.2.4. Исследование АЧХ функции передачи трансформатора по напряжению

Рисунок 4 – Схема исследуемой цепи

, кГц	Нагрузка				Нагрузка
	, В	, В			, В	, В
			Опыт	Расчет			Опыт	Расчет
0,1	1	0,64	0,64	0,7030	1	0,51	0,51	0,7126
0,2	1	0,59	0,59	0,6762	1	0,69	0,69	0,7123
0,3	1	0,59	0,59	0,6376	1	0,69	0,69	0,7118
0,4	1	0,56	0,56	0,5931	1	0,71	0,71	0,7111
0,5	1	0,52	0,52	0,5477	1	0,71	0,71	0,7102
0,6	1	0,49	0,49	0,5041	1	0,71	0,71	0,7092
0,7	1	0,45	0,45	0,4640	1	0,71	0,71	0,7079
0,8	1	0,42	0,42	0,4278	1	0,72	0,72	0,7065
0,9	1	0,40	0,40	0,3955	1	0,71	0,71	0,7048
1	1	0,36	0,36	0,3669	1	0,71	0,71	0,7030
2	1	0,23	0,23	0,2049	1	0,70	0,70	0,6762
3	1	0,16	0,16	0,1399	1	0,64	0,64	0,6376
4	1	0,10	0,10	0,1058	1	0,60	0,60	0,5931
5	1	0,07	0,07	0,0850	1	0,55	0,55	0,5477
6	1	0,07	0,07	0,0710	1	0,50	0,50	0,5041
7	1	0,05	0,05	0,0609	1	0,46	0,46	0,4640
8	1	0,05	0,05	0,0533	1	0,43	0,43	0,4278
9	1	0,04	0,04	0,0474	1	0,40	0,40	0,3955
10	1	0,04	0,04	0,0427	1	0,38	0,38	0,3669

Рисунок 5 – АЧХ при Ом

Рисунок 6 – АЧХ при Ом

ВЫВОД

В ходе проведения лабораторной работы были найдены параметры двух взаимосвязанных катушек. Мы проверили основные зависимости между параметрами в индуктивно связанных цепях при различных способах соединения катушек. В целом, теоретические и экспериментальные значения можно считать примерно одинаковыми, если не учитывать погрешности, возникающие в процессе измерений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Исследование индуктивно связанных цепей

ВОПРОСЫ

1. Как установить правильность выполнения проведенных исследований?

Для контроля полученной индуктивности, взаимной индуктивности и коэффициента связи необходимо вычислить сопротивление взаимной индуктивности для каждой катушки отдельно и сравнить их абсолютные значения.

После этого можно проверить полученные значения токов и напряжений с использованием законов Кирхгофа и закона Ома для определенной цепи.

Важно отметить, что коэффициент связи должен находиться в диапазоне от 0 до 1.

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

При одинаковом направлении токов катушек относительно однополярных выводов они включаются параллельно, а при противоположных направлениях – последовательно. Этим можно управлять на практике, изменяя входной ток, чтобы достичь нужного режима работы.

3. При каком соотношении между параметрами катушек , , 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, при или напряжение катушки будет отставать от тока.

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 падает как в области низких, так и высоких частот из-за внутренних индуктивных и емкостных элементов трансформатора, которые вносят реактивное сопротивление. На низких частотах происходит рост индуктивного сопротивления и падение емкостного, а на высоких – наоборот. Эти эффекты приводят к падению АЧХ из-за изменения импеданса

трансформатора на различных частотах.

Исследуемый трансформатор приближается к идеальному в частотной области, где его реактивное сопротивление незначительно и амплитудно-частотная характеристика остается почти постоянной. Это обычно происходит в средней части полосы пропускания трансформатора.

На нулевой частоте сигнал через трансформатор к нагрузке не проходит из-за явления намагничивания сердечника трансформатора. При нулевой частоте индуктивность трансформатора стремится к бесконечности, что приводит к нулевому импедансу и отсутствию пропускающего сигнала.

5. Чем объяснить резкое расхождение расчетных и опытных значений при ?

Различие между результатами эксперимента и расчета обусловлено использованием идеального трансформатора в расчетах, в то время как в эксперименте применяется реальный трансформатор.

Реальный трансформатор обладает ограниченной полосой частот, что оказывает влияние на его передаточную функцию по напряжению.

В результате возникают расхождения между ожидаемыми значениями, определенными в расчетах, и фактическими значениями, полученными в эксперименте.