Лабораторная работа Т-20
Цель работы: исследование параметров и характеристик катушкииндуктивности с ферромагнитным сердечником в двух случаях: 1) в сердечнике катушки имеется воздушный зазор; 2) сердечник замкнут.
Программа работы:
- Определить активное сопротивление обмотки катушки индуктивности Rк.
- исследовать ВАХ U(I) катушки индуктивности, имеющей сердечник с воздушным зазором δ.
- Снять и построить в зависимости от величины зазора характеристики Z(δ), L(δ), Rэ (δ), cosφ(δ) при неизменном синусоидальном напряжении.
- При синусоидальном напряжении на катушке с замкнутым сердечником иссдледовать ВАХ U(I) и L0(I), наблюдая осциллограммы тока и напряжения.
- Для катушки с замкнутым сердечником построить схему замещения для эквивалентных синусоид, пренебрегая индуктивностью рассеяния Ls. Рассчитать и построить основную кривую намагничивания В(Н).
Порядок выполнения работы:
- Собрать схему
- Снять U, I, P катушки индуктивности без сердечника при токе не более 4 А, данные занести в табл.1. Построить векторную диаграмму катушки без сердечника.
Таблица 1
| Измерено | Вычислено | ||||||||
| U, В | I, А | P, Вт | Z, Ом U/ I | cos φ | Rк, Ом | X L, Ом | L, мГн | U R, В | U L, В |
Z = U/ I; Rк = P/I2; P = Rк I2= U I cos φ; cos φ = Rк/Z
Х = √ Z2 - Rк2 = ωL = 2πf L;
UL = ХL I (реактивная слагающая напряжения, уравновешивающая действие ЭДС самоиндукции)
UR = R I (активная слагающая напряжения, идущая на преодоление активного сопротивления цепи)
Uк = Rк I = 7 Ом
- Снять ВАХ U(I) катушки индуктивности для двух зазоров в сердечнике δ = 1мм, δ = 25мм, данные занести в табл.2. Построить ВАХ U(I) катушки индуктивности для двух зазоров в сердечнике. Зазор δ равен двойной толщине пластины.
Таблица 2
| l ≈ 1 мм | U, В | |||||
| l ≈25 мм | U, В | |||||
4. При неизменном синусоидальном напряжении 50 В≤U≤ 100 В снять I, P в зависимости от величины зазора 0 ≤ δ ≤ 25 мм. данные занести в табл.3. Построить в зависимости от величины зазора характеристики Z(δ), L(δ), Rэ (δ), cosφ(δ).
Таблица 3
| Номер режима | Измерено | Вычислено | |||||||
| l0, мм | U, В | I, А | P, Вт | Z, Ом | cos φ | Rэ, Ом | Х L, Ом | L, мГн | |
Z = U/ I
Rэ = P/I2
P = Rэ I2= U I cos φ; cos φ = Rэ/Z
Х = √ Z2 – Rэ2 = ωL = 2πf L; L= Х/2πf
5. Для катушки с замкнутым сердечником снять ВАХ при синусоидальном напряжении, при этом измерения проводить в одном напряжении, в сторону увеличения, чтобы исключить влияние гистерезиса. Данные занести в табл. 4. Построить ВАХ U(I) и L0(I) для катушки с замкнутым сердечником.
Таблица 4
| Номер режима | Измерено | Вычислено | |||||
| U, В | I, А | P, Вт | Z, Ом | cos φ | Х 0, Ом | L0, мГн | |
1. S=UI=148х0,5= 74 ВА
P=S cos φ; cos φ = P/ S = 21/74 = 0,28
Полное сопротивление катушки Z= U/I = 148 / 0,5 = 296 Ом
Сопротивление катушки Rк = 7 Ом
(расчеты Х0 и L0 показаны на следующих страницах)
- Для катушки с замкнутым сердечником построить схему замещения для эквивалентных синусоид, пренебрегая индуктивностью рассеяния Ls. Взять три режима из графической ВАХ U(I) п.5 (две крайние точки и одна на изгибе). Рассчитать и построить для них векторные диаграммы. Указать масштабы тока и напряжения. Сопоставить входное напряжение экспериментальное и из векторной диаграммы. Рассчитать основной магнитный поток Ф0 для трех режимов.
Ф0= L0Iμ / W (см. расчеты).
- Используя данные п.6 по трем точкам рассчитать основную кривую намагничивания В(Н) и построить ее график, соединив нуль и три точки плавной линией.
| Номер режима | Ф0, Вб | Iμ, А | В, Тл | Н, А/м |
Ф0= В∙S; В = Ф0/S
H = IμW / l
В - магнитная индукция, Н – напряженность магнитного поля.
Таблица 1
| Измерено | Вычислено | ||||||||
| U, В | I, А | P, Вт | Z, Ом | cos φ | R, Ом | X L , Ом | L, мГн | U R, В | U L, В |
Таблица 2
| l ≈ 1 мм | U, В | |||||
| l ≈25 мм | U, В | |||||
Таблица 3
| Номер режима | Измерено | Вычислено | |||||||
| l0, мм | U, В | I, А | P, Вт | Z, Ом | cos φ | Rэ, Ом | х L, Ом | L, мГн | |
| 0,51 | |||||||||
| 0,62 | |||||||||
| 0,72 | |||||||||
| 0,77 | |||||||||
| 0,86 | |||||||||
| 0,94 |
Таблица 4
| Номер режима | Измерено | Вычислено | |||||
| U, В | I, А | P, Вт | Z, Ом | cos φ | х 0, Ом | L0, мГн | |
| 0,5 | |||||||
| 1,0 | |||||||
| 1,5 | |||||||
| 2,0 | |||||||
| 2,5 |
Активное сопротивление цепи R, т. е. сопротивление участка цепи на котором электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии (например, в тепло или механическое движение),
Rк=P/I2
P - активная мощность, т. е. скорость необратимого преобразования
электрической энергии в неэлектрические виды,
I - действующее значение тока в нагрузке.
Полное сопротивление цепи Z - это коэффициент пропорциональности между действующим значением тока и напряжения на входе цепи с комплексной нагрузкой.
Z=U/I
Индуктивное сопротивление катушки - это коэффициент пропорциональности между действующим значением тока через катушку и напряжением на ее зажимах. Его можно вычислить зная сопротивление лампового реостата и полное сопротивление цепи.
Xl=(Z2 - R2)1/2
Cдвиг фаз между входным током и напряжением на входе цепи, выраженный в угловой мере, будет равен углу между векторами тока и напряжения на векторной диаграмме. Косинус этого угла называют коэффициентом мощности, так как он показывает какая доля из подводимой электрической энергии превращается в цепи в неэлектрический вид. Коэффициент мощности можно найти из треугольника сопротивлений или векторной диаграммы в соответствии с выражением
Cos = R/Z = Ua/U
Ток и напряжение в цепи, содержащей R и L
Порядок построения векторной диаграммы магнитного состояния таков:
1. Строим вектор основного магнитного потока Ф, считая его начальную фазу нулевой (т.е. располагаем его горизонтально).
2. Строим совпадающий с ним вектор магнитной индукции В.
3. Строим опережающий их на угол магнитных потерь вектор напряженности Н.
4. Строим совпадающие с вектором Н по направлению векторы НС обмотки F и магнитного потока рассеяния Фs.
На векторной диаграмме электрического состояния изображаются все векторы электрических величин, входящие в уравнение электрического состояния. Порядок построения векторной диаграммы таков:
1. За исходный принято считать вектор основного магнитного потока, его по-прежнему располагаем вдоль действительной оси.
2. Под углом 
к нему строится отстающий от него вектор ЭДС
3. Под углом 
к вектору основного потока Ф строится опережающий его вектор тока I (поскольку ток и напряженность магнитного поля совпадают по фазе).
4. Дальнейшие построения ведутся в полном соответствии с уравнением электрического состояния: строится вектор -Е, противоположный вектору Е. К нему последовательно пристраиваются векторы I R, со впадающий по направлению с вектором I, и вектор j I Xs, опережающий вектор I на угол .
Соединяя начало координат с концом вектора j I Xs, получим вектор напряжения на зажимах катушки U.
Полная векторная диаграмма реальной катушки без учета потока рассеяния: сначала строим векторную диаграмму идеальной катушки со стальным сердечником. Затем необходимо учесть потери на вихревые токи, которые обуславливают появление активного тока, направленного вверх, перпендикулярно реактивному. По диагонали получим ток рассеяния (Is).
Напряжение U’ будем откладывать вверх перпендикулярно реактивному току, т.е. оно совпадает по направлению с активным током; напряжение UR откладываем от конца вектора U’ параллельно току рассеяния.
Если теперь соединить начало вектора U’ с концом вектора UR, то получим общее напряжение реальной катушки со стальным сердечником.
Допустим мы имеем cos угла X который равен 0,4965.Как мне найти градусную меру этого угла? Может есть какая то формула,для нахождения градуса угла, которую я забыл?Или нужно постоянно смотреть в таблицу,и по другому никак?Также я имею калькулятор TI-83, который должен уметь переводить синусы и тп в градусы,а градусы в синусы и тп.Но я не очень в нем разобрался и могу ток градусы переводить в косинусы,синусы и тангенсы.
Оценка: 0 Рейтинг: 0
Лучший ответ
Наталья Карбовская Оракул (53496)3 года назад (ссылка) Для нахождения угла по его синусу, косинусу и т.д.используются так называемые аркфункции: арксинус, арккосинус и т.д. Их обозначают arcsin a, arccos a и т.д.
На Вашем калькуляторе над кнопками с синусом и косинусом есть надписи: sin в степени -1 и cos в степени -1.Это создатели калькулятора так кратко обозначили аркфункции. Чтобы ими воспользоваться, надо набрать число(например, 0,4965), нажать клавишу SHIFT или 2nd, а затем клавишу, над которой написано cos в степени -1 и равно. У Вас получится угол, косинус которого равен 0,4965.
Понятно?