5.2. Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться с электроизмерительными приборами и прочим оборудованием лабораторного стенда.

2) Собрать схему, приведенную на рис. 16. Установить равномерную активную нагрузку фаз с помощью переключателей сопротивлений на сменном блоке стенда по заданию преподавателя. Измерить мощность одной фазы ваттметром, записать в табл. 8 показания амперметра и вольтметра.

3) Собрать схему, приведенную на рис. 17, при той же нагрузке (см. п. 2), убедиться в том, что . Определить мощность трехфазной системы по показаниям двух ваттметров, записать в табл. 8 показания амперметра и вольтметра.

4) Собрать схему, приведенную на рис. 19, при той же равномерной активной нагрузке (см. п. 2). Определить реактивную мощность трехфазной цепи по формуле (51).

5.3. Обработка результатов опыта

1) Согласно опытным данным, полученным при выполнении задания п. 2 подразд. 5.2, определить мощность всей трехфазной системы по формулам (45) и (46), а при выполнении задания п. 3 – по формулам (47) – (49).

2) Убедиться в том, что активная мощность всей трехфазной системы при измерении обоими способами одна и та же.

3) Согласно опытным данным, полученным при выполнении задания п. 4 подразд. 5.2, определить реактивную мощность трехфазной цепи по формуле (53), результат сравнить со значением реактивной мощности, рассчитанным по формуле (51).

Результаты наблюдений и расчетов записать в табл. 8.

Таблица 8

Результаты измерений и расчетов

Способ измерения	Показания приборов				Расчет , Вт
	, В	, A	P1, Вт	P2, Вт	по амперметру и вольтметру	по ваттметру
Одним ваттметром				–
Двумя ваттметрами					–

5.4. Контрольные вопросы

1) Какими способами можно измерить мощность трехфазной цепи при равномерной нагрузке, соединенной треугольником?

2) Как измерить реактивную мощность в цепи трехфазного тока?

3) Как изменится мощность трехфазной цепи при переключении равно-мерной нагрузки со звезды на треугольник?

4) Когда производится измерение мощности ваттметрами с измерительными трансформаторами?

5) Как изображают на схемах подключение приборов с использованием измерительных трансформаторов?

6) Что такое коэффициент мощности и как его определить?

Лабораторная работа 6

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ

ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: изучить основные магнитные характеристики ферромагнитных материалов; снять динамические характеристики намагничивания ферромагнитных материалов с различными магнитными свойствами по методу амперметра и вольтметра; получить на осциллографе семейство кривых гистере­зисного цикла [1, с. 199 – 206; 2, с. 187 – 190].

6.1. Основные теоретические положения

Особенностью ферромагнитных материалов является значительно бóльшая, чем у диамагнитных материалов, магнитная индукция при одном и том же значении напряженности магнитного поля. Кривая намагничивания ферромагнитного материала обычно определяется экспериментальным путем и представляет собой нелинейную зависимость (рис. 21), которая получила название кривой первоначального намагничивания. Имея данную кривую, можно построить зависимость абсолютной магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности магнитного поля , т. е. (рис. 22).

Рис. 22. Зависимость μ_а= f(H)

Если ферромагнитный материал подвергается воздействию переменного по значению и направлению магнитного поля, то основной характеристикой этого ферромагнетика является петля гистерезисного цикла. Для каждого наибольшего значения напряженности магнитного поля H_max получается своя петля гистерезисного цикла, а кривая, проведенная через вершины всех петель гистерезиса, называется основной кривой намагничивания (рис. 23).

Площадь, ограниченная петлей гистерезиса, и очертания основной кривой намагничивания зависят от значения напряженности магнитного поля и от свойств ферромагнитного материала. По величине этой площади можно судить о потерях энергии в ферромагнетике на гистерезис и вихревые токи.

Важной магнитной характеристикой ферромагнетиков в переменном магнитном поле является его абсолютная амплитудная, или динамическая, проницаемость , которая определяется по выражению:

, (54)

где значения B_max, H_max принимаются по динамической кривой намагни­чивания.

При незначительной частоте намагничивающего тока и тонких листах ферромагнетика магнитная проницаемость .

Для исследования магнитных свойств ферромагнитных материалов в лабораторной работе используем сердечник из трансформаторной стали (рис. 24).

Наличие двух независимых обмоток на сердечнике позволяет измерять ток в намагничивающей обмотке и индуцированную ЭДС во вторичной обмотке. В свою очередь, зная эти величины, можно определить значения напряженности магнитного поля H_max и магнитной индукции B_max.

Для определения значения напряженности магнитного поля запишем закон полного тока для рассматриваемой магнитной цепи (рис. 24):

. (55)

Интегрирование в формуле (55) можно заменить суммированием по отдельным однородным участкам магнитной цепи и, считая в пределах участка постоянной, записать: .

Зная число витков намагничивающей обмотки, определим напряженность магнитного поля, A/м:

, (56)

где – длина средней силовой линии магнитного потока, м.

Максимальное значение напряженности магнитного поля

. (57)

Значение ЭДС, наводимой во вторичной обмотке, определим по формуле:

, (58)

где – площадь поперечного сечения образца ферромагнитного материала, м²; –  число витков вторичной обмотки;Гц – частота питающей сети.

Определив опытным путем ЭДС E₂, рассчитаем B_max по формуле, Тл:

. (59)

Подводя к намагничивающей обмотке различное напряжение, вызывающее появление тока I, можно по выражениям (57), (59) и (54) определить соответствующие значения H_max, B_max и динамической проницаемости , построить экспериментальные зависимостиB_max = f(H_max) и = f(H_max) для исследуемого ферромагнитного материала.

Данный метод, получивший название метода амперметра и вольтметра, является простым, но недостаточно точным (погрешность порядка 10 – 15 %), однако из-за своей простоты он часто применяется для исследования образцов ферромагнитных материалов.