Исследование электрической цепи с взаимной индуктивностью

Цель работы

 1. Исследование последовательного соединения двух катушек с индуктивной связью при согласном и встречном их включении.

2. Исследование воздушного трансформатора при различных режимах его работы.

Ход работы

1. Схема для проведения опытов последовательного соединения двух катушек с индуктивной связью при согласном и встречном их включении на рис. 1

Рис. 1

В ходе опыта, были измерены напряжения, токи и сопротивления в заданных ветвях. Результат измерения занесен в таблицу 1.

Таблица 1

Способ включения	U (B)	I (мА)	U1 (B)	U2 (B)	R1 (Ом)	R2 (Ом)
Согласное	33	1.8	9.4	23.5	780	1250
Встречное	33	6.6	15	45.2	780	1250

Формулы для вычислений:

;        ;         ;           

;               

Вычисление сопротивлений в цепи при согласном включении катушек:

;      

;

;     

;

;         

.

Вычисление сопротивлений в цепи при встречном включении катушек:

;        

;

;       

;

;          

.

Вычисленные значения сведены в таблице 2.

Таблица 2

Способ включения	R(Ом)	z(Ом)	x(Ом)	z1 (Ом)	x1 (Ом)	z2 (Ом)	x2 (Ом)
Согласное	2030	18333	18220	5222	5163	13056	12996
Встречное	2030	5000	4569	2273	2135	6848	6733

Вычисление эквивалентных индуктивностей всей цепи и каждой из катушек:

;

;              ;

;           ;

;                  ;

 - индуктивность первой катушки;

 - индуктивность второй катушки;

- индуктивность всей цепи;

- взаимная индуктивность;

Вычисленные значения сведены в таблице 3.

Таблица 3

Способ включения	Значения из таблиц 1 и 2						Вычисления
	R1	R2	R	x	x1	x2	L	L1	L2	LI	LII	M	K
Согласное включение	750	1250	2030	18220	5163	12996	58	16.4	43.4	11.6	32.4	10.5	0.54
Встречное включение	750	1250	2030	4569	2135	6733	16	6.8	21.4

Векторные диаграммы см. на рис. 2.

I1=I2=I При согласном включении: Масштаб для напряжений: 1(В)=5(мм) Масштаб для токов включении: 1(мА)=20(мм) При встречном включении Масштаб для напряжений: 1(В)=2(мм) Масштаб для токов: 1(мА)=10(мм)

                             

              Для согласного включения                                                             Для встречного включения

Рис. 2

2. Схема для проведения опытов для исследования воздушного трансформатора при различных режимах его работы представлена на рис. 1

Рис. 3

Результаты измерений сведены в таблицу 3.

Режим работы	U1 (B)	I1 (мА)	U2 (B)	I2 (мА)
Холостой ход	33	16	53	0
Активная нагрузка	33	30,8	10	10
Короткое замыкание	33	34,6	0	12

Уравнения по II закону Кирхгофа для воздушного трансформатора:

Режим холостого хода:

;      

;       

Масштаб для напряжений: 1(В)=1(мм)

Масштаб для токов включении: 1(мА)=2(мм)

Векторная диаграмма представлена на рис.4.

Рис. 4

Режим с активной нагрузкой:

;      

;       

;  

Масштаб для напряжений: 2(В)=1(мм)

Масштаб для токов включении: 1(мА)=1(мм)

Векторная диаграмма представлена на рис.5.

Рис. 5

Режим короткого замыкания:

;      

;       

;  

Масштаб для напряжений: 2(В)=1(мм)

Масштаб для токов включении: 1(мА)=1(мм)

Векторная диаграмма представлена на рис.6.

Вывод: При выполнении лабораторной работы были получены экспериментальные и расчетные данные, которые показали характеристики цепей с магнитной связью катушек. Кроме того были получены представления о воздушном трансформаторе, его схеме включения и параметрах в различных режимах работы.

Рис. 6

Министерство образования и науки Украины

НТУ «ХПИ»

Кафедра «ТОЭ»

Лабораторная работа №9

«Исследование электрической цепи с взаимной индуктивностью»

                                                                                                               Выполнил:

                                                                                                               Ст. гр. ЭМС-28a

                                                                                                                Чехлатый Д. В.

                                                                                                               Проверил:

                                                                                                               Пр. Боев В. М.

Харьков 2010