Вопрос 7. Объяснить характер зависимостей ;;;.

Ответ 7-1 Зависимость Z= f(I)

Если пренебречь индуктивностью рассеяния и магнитными потерями, то полное сопротивление катушки приближенно равно Z= Rк+j·X_L0. Индуктивное сопротивление X_L0= ω·L₀= ω · η_r· L₀, где L₀ – индуктивность катушки без сердечника, η_r относительная магнитная проницаемость. Магнитная проницаемость η_r в ферромагнетиках сильно зависит от напряженности магнитного поля катушки, а, следовательно, и от тока в катушке. Зависимость η_r от тока I . представлена на рис 7_1.а.

R_K не зависит от тока. Обычно X_L>> R_K, поэтому зависимость сопротивления Z= f(I) близка к зависимости μ_r= f(I). ( рис 7_1.а, линия a )

Область резкого нарастанияZот токаочень узкаяи часто экспериментально не измеряется.

Учет потерь приводит к увеличению доли активного сопротивления в цепи , но незначительно изменит характер зависимости полного сопротивления от тока ( рис 7.1, линия b ).

**)При выполнении лабораторной работы начальную область резкого нарастания Z от тока исследователь не видит.

Ответ 7-1 Зависимость U=f(I) -это вольтамперная характеристика катушки с сердечником. Экспериментальная кривая U= f(I) представлена на рис 7.1б

Вариант ответа a) По закону Ома U =I· Z . При линейном возрастании тока и постоянном Z падение напряжения U должно нарастать также линейно. Однако в нашем случае сопротивление Z само зависит от протекающего через него тока Z=f(I)(см рис7.1а). Поэтому график U=f(I)= I·Z(I) это произведение линейной функции и нелинейной функции Z=f(I). (рис.7.2).

Вариант ответа b) Рис.7.2

Если исходить из уравнения электрического состояния то: или

T.к. E = const*Фm , то зависимость Е от I повторяет зависимость Фm от тока I. Экспериментальная кривая Фm = f(I) имеет вид (рис7-3) :

Поэтому график U=f(I) можно построить по уравнению:

График U=f(I) и I =f(U) представлен на рис 7.4а и 7.4b соответственно.

Рис 7-4а

Рис 7-4b

Ответ 7.3 График зависимости Ia=f(I)

Объяснение. График строиться на анализе формулы:

Магнитные потери Рм состоят из двух видов потерь: на перемагничивание сердечника(при наличии гестерезиса) и на вихревые токи. Оба вида потерь зависят от частоты тока и описываются эмпирическими формулами:

Рг= σ_г•f• Bⁿ_m•G ; Рв= σ_в•f²•B²m•G

где σ_г , σ_в -коэффициенты , f -частота, B_m – амплитуда магнитнойиндукции, G-масса , γ –электропроводность сердечника. Показатель n лежит в интервале 1,6<n<2. Амплитуда магнитнойиндукции B_m зависит от тока также как и амплитуда магнитного потока Фм. Т.к потери на вихревые токи пропорциональны квадрату тока I²м, а зависимость ЭДС Е от тока I известна Е (I) ≈ Фm(I) (см рис 7.2) , то Iа будет расти согласно отношению Ia≈const· I²/Фм (I). На начальном участке линейно, затем квадратично.

График Ia=f(I) представлен на рис 7-3(а)

Рис 7-4

Ответ 7.4 График зависимости Iм=f(U)

График строится на анализе формулы: . ГрафикIa=f(I) показан на рис 7.3(a ).

Рост полного тока I идет быстрее роста активной части полного тока Ia, поэтому магнитная составляющая полного тока Iм растет с увеличением полного тока. График Ia=f(U) представлен на рис 7.4.

Тема № 5: ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: 1) ознакомиться с устройством и принципом действия однофазного трансформатора;

2) изучить режимы работы и методику опытного определения основных параметров трансформаторов.

Работа выполняется на универсальном стенде, где установлены лабораторный автотрансформатор , измерительные приборы, однофазный двухобмоточный трансформатор, реостат. Электрическая схема стенда представлена на рис 5.1.

Рис.5.1

Контрольные вопросы