Выполнил: Художитков В.Э. гр. 032.1
Лабораторная работа №5.3
«Пояс Роговского»
Цель работы: экспериментальное исследование характеристик импульсного тока с помощью пояса Роговского. Определение и расчет параметров поясов Роговского; нахождение условий восстановления формы импульсного тока.
Оборудование: генератор, макет с поясами Роговского и наборами сопротивлений и емкостей, осциллограф.
Ход работы:
Задание №1: Определение собственных параметров пояса: емкости, индуктивности и активного сопротивления.
При подаче по центральному проводнику прямугольного импульса тока с достаточно короткими фронтами после каждого из фронтов в поясе возникают свободные затухающие колебания с собственной частотой:
(1).
Подключив дополнительную емкость Сi известной величины параллельно выходу пояса и определив новую частоту fi можно найти емкость С0 , используя соотношение:
(2).
В результате получим собственные частоты f0 = 625 kHz для первого пояса и f0 = 89,29 kHz и используя соотношение (2) найдем собственные емкости поясов :
Таблица 1 (1 пояс)
N |
fi , kHz |
Ci , пФ |
C0 , пФ |
1 |
277,8 |
1000 |
246,2 |
2 |
384,6 |
390 |
237,68 |
3 |
526,3 |
100 |
243,36 |
Таблица 2 (2 пояс)
N |
fi , kHz |
Ci , пФ |
C0 , пФ |
1 |
47,62 |
1000 |
397,4 |
2 |
55,56 |
390 |
246,4 |
3 |
76,92 |
100 |
287,7 |
Далее используя формулу (1) найдем собственные индуктивности поясов:
Таблица 3
N |
1 пояс |
2 пояс |
||
С0 , пФ |
L0 ,мГн |
С0 , пФ |
L0 ,мГн |
|
1 |
246,2 |
0,26 |
397,4 |
8 |
2 |
237,68 |
0,273 |
246,4 |
11 |
3 |
243,36 |
0,267 |
287,7 |
13 |
Из полученной таблицы посчитаем средние значения индуктивности обоих поясов: L01=0,266 мГн и L02=10,666 мГн.
По форме огибающей затухающих колебаний оценивается собственная постоянная затухания пояс (3). Где индуктивность L вычисляется по формуле:
(4)
где R – внутренний радиус, R + a – внешний радиус, b – ширина тора, N – число витков, - магнитная проницаемость, - магнитная постоянная. Исходя из этой формулы посчитаем теоретические значения индуктивности для обоих поясов: L1=0,359 мГн и L2= 26,7 мГн. Исходя из того что:
(5)
и используя формулы (3) и (4), а также измеренные значения τ1=16,1 мкс и τ2=51 мкс найдем активные сопротивления поясов:
r1= 44,59 Ом и r2=1,05 кОм.
Задание №2: Режим интегрирования тока на собственной индуктивности.
Подключим к поясу активное нагрузочное сопротивление RH c которого будем снимать напряжение, возникающее при протекании тока по цепи соленоид – нагрузочное сопротивление RH. Рассмотрим эквивалентную электрическую схему пояса для такой цепи, изображенную на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема измерения тока с интегрированием на собственной индуктивности.
Отметим, что конкретный пояс Роговского способен правильно регистрировать импульсы тока в некотором диапазоне характерных времен изменения импульса исследуемого тока. Для оценки эти условия можно записать в виде неравенства:
(6).
Рисунок 2. Пояс 1 – наилучшая передача импульса, RH=0,3 кОм, f=3,57 МГц.
Рисунок 3. Пояс 2 – наилучшая передача импульса, RH=0,3 кОм, f=1,86 МГц.
Задание №2: Режим интегрирования тока на внешней емкости.
Используя в качестве нагрузки пояса интегрирующую цепочку.
Рисунок 4. Схема измерения тока с интегрированием внешней емкости.
Подберем параметры цепочки и длительность импульса при которых форма импульса передается наилучшим образом. Для данной цепочки есть условия, аналогичные указанным в неравенстве (6), которые можно записать в виде неравенства:
(7).
Рисунок 5. Пояс 1 – наилучшая передача импульса, СH=1 нФ, f=0,4 МГц.
Рисунок 6. Пояс 1 – наилучшая передача импульса, СH=1 нФ, f=1,7 МГц.
Выводы: В данной работе мы произвели экспериментальное исследование характеристик импульсного тока с помощью поясов Роговского. Также мы определили и рассчитали параметры поясов Роговского.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.