Программа работы

1.Собрать схему для определения активного сопротивления катушки (рис. 4.1). Подать питание на схему и снять показания приборов для 5–7 различных напряжений. По данным измерений вычислить среднее значение сопротивления катушки . Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.1. Определить (взять из паспорта на катушку) число витков катушкии площадь поперечного сечения сердечника.

Таблица 4.1

№ опыта	Измеренные величины		Рассчитанные величины
	U, B	I, A	RK , Ом

2.Собрать схему (рис 4.2). Изменяя напряжение с помощью автотрансформатора, измерить ток для 5–7 значений напряжения, подаваемого на катушку. Рассчитать параметры катушки ,и. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

№ опыта

Измеряемые величины

Вычисляемые величины

U, B

I, A

P, Вт

PK , Вт

PB , Вт

PВт , Вт

PС , Вт

М, кг

РО, Вт/кг

Z, Ом

Х, Ом

R, Ом

3.Используя данные измерений и вычислений рассчитать мощности потерь энергии, , , , для всех случаев измерений и записать в таблицу 4.2.

4.По данным таблицы 4.2 построить графики зависимостей ,,,,.

Примечание

Индукция в сердечнике , соответствующая различным значениям приложенного к катушке напряжения, рассчитывается по формуле 4.4.

Содержание отчета

−схемы для определения мощности потерь энергии в катушке со стальным сердечником

−таблицы с данными измерений и вычислений

−графики зависимостей ,, ,,.

−выводы

Контрольные вопросы

1.В каких электрических устройствах возникают потери мощности в стали?

2.За счет чего происходит нагрев ферромагнитного сердечника катушки индуктивности?

3.Что такое потери на гистерезис?

4.Что такое потери на вихревые токи?

5.Каким образом можно уменьшить потери в стали?

Лабораторная работа №5

Построение петли магнитного гистерезиса по данным опыта

Цель работы:исследование петли магнитного гистерезиса.

Общие сведения

Материалы, обладающие большой магнитной проницаемостью , называются ферромагнитными или ферромагнетиками. К таким веществам относят железо, никель, кобальт и их сплавы, а так же соединения окиси железа с окислами других металлов (цинка, никеля и т.д.).

Ферромагнитные вещества широко применяются в электротехнике, так как позволяют при относительно небольших напряженностях магнитного поля получать большие значения магнитной индукции, что является важным при создании электрических машин, трансформаторов и многих других электрических устройств и приборов.

При заданной напряженности внешнего поля в неферромагнитной среде магнитная индукция определяется из формулы:

.

(5.1)

В ферромагнитной среде к этой индукции добавочного магнитного поля :

.

(5.2)

Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением:

.

(5.3)

Отсюда следует, что абсолютная магнитная проницаемость равна:

.

(5.4)

Намагниченность ферромагнитного материала растет до некоторого предельного значения, называемого намагниченностью насыщения.

Зависимость намагниченности и магнитной индукции от напряженности магнитного поля показана на рис. 5.1(а). Складывая ординаты кривой и прямой, получим кривую намагничивания.

а	б
Рис. 5.1

Зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля достаточно сложная и не может быть выражена простой расчетной формулой. Поэтому при расчете используют снятые экспериментально кривые намагничивания для заданных магнитных материалов.

Рассмотрим процесс перемагничивания ферромагнетиков, который происходит в цепях переменного тока. Допустим, что сердечник не намагничен и ток в катушке отсутствует (точка 0на рис. 5.1(б)). При увеличении силы тока в катушке растет напряженность магнитного поля и магнитная индукция , которая достигает максимального значения . При уменьшении силы тока в катушке индуктивности напряженность магнитного поля и магнитная индукция уменьшаются, но изменение индукции идет по кривой, лежащей выше кривой начального намагничивания (отрезок АБ). При нулевых значениях силы тока и напряженности поля магнитная индукция имеет некоторое значение , называемое остаточной индукцией (отрезокОБ). Таким образом, магнитная индукция зависит как от напряженности поля, так и от предшествующего состояния ферромагнетика. Это явление и называют магнитным гистерезисом.

При изменении направления тока, протекающего через катушку, а следовательно, и направления напряженности поля и постепенном увеличении тока обратного направления напряженность поля достигает значения , называемого коэрцитивной силой (отрезокОГ), при этом магнитная индукция . При дальнейшем увеличении тока и напряженности магнитного поля, магнитная индукция достигает значения . Последующее уменьшении тока приводит к изменению индукции и при нулевом значении тока будет получена остаточная индукция (отрезокОЕ). Наконец при следующем изменении направлении тока и напряженности поля магнитная индукция увеличивается до прежнего значения . Графическое изображение цикла перемагничивания ферромагнетика представляет собой замкнутую кривуюАБГДЕЖА, которую называют петлей магнитного гистерезиса.