Министерство Путей Сообщения Российской Федерации
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра «Теоретические основы электротехники»
Отчет по лабораторной работе №17
«Исследование магнитной цепи на постоянном токе»
Выполнил студент группы АТК-102
Проверил преподаватель
Санкт-Петербург
2002
Содержание
Перечень условных обозначений 3
Введение 4
1. Исследование зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля 5
2. Исследование магнитных потоков в стержнях магнитопровода 6
3. Расчет магнитных сопротивлений и потоков в стержнях магнитопровода 7
Заключение 9
Список используемых источников 9
Перечень условных обозначений
– реостат
– индуктивность
– ключ
 |
– амперметр
– гальванометр
l – длина магнитопровода;
lЭ=l1+l2 – длина средней магнитной линии в магнитной цепи;
W – число витков катушки;
S – площадь поперечного сечения магнитопровода;
Ф – магнитный поток;
H – напряженность магнитного поля;
B – магнитная индукция;
Cш – постоянная баллистического гальванометра, Cш = 4,7·10-5 Wв/дел;
м0 – магнитная постоянная, м0 =4р·10-7 Гн/м;
ма – абсолютная магнитная проницаемость материала сердечника;
мr – относительная магнитная проницаемость материала сердечника;
RМ – магнитное сопротивление.
Введение
Целью данной работы является исследование на опыте основных законов магнитной цепи.
Программа работы:
1. Исследование зависимости магнитной индукции B от напряженности магнитного поля H, т.е. кривой намагничивания B=f(H) и зависимости магнитной проницаемости от напряженности µa=f(H) и µr=f(H).
2. Исследование магнитных потоков во всех трех стержнях магнитопровода.
3. Расчет магнитных потоков во всех трех стержнях магнитной системы.
а опыте основных законов магнитной цепи________________________________________________________________________________________Схема исследуемой цепи представлена на рисунке 1.
 |
Данные электроизмерительных приборов представлены в таблице 1, а параметры схемы в таблице 2.
Таблица 1
Таблица измерительных приборов
|
N п/п |
Наименование прибора |
Система прибора |
Предел измерения |
Цена деления |
Класс точности |
Заводской № прибора |
|
1 |
Амперметр |
эл.-маг. |
5 А |
0,01 А |
0,5 |
16004 |
|
2 |
Амперметр |
маг.-эл. |
3 А |
0,02 А |
0,5 |
20931 |
Таблица 2
Параметры схемы
|
l1, мм |
l2, мм |
l3, мм |
W1, вит. |
W2, вит. |
S1, см2 |
S2, см2 |
S3, см2 |
|
146 |
66 |
146 |
130 |
5 |
1,45 |
2,9 |
1,45 |
1. Исследование зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля
В таблице 1.1 показаны значения, измеренные на опыте и вычисленные по формулам, приведенным ниже.
Таблица 1.1
Измеренные и расчетные величины
|
Наблюдают |
Вычисляют |
|||||
|
I1, А |
б, м |
Ф2, Вб |
B2, Тл |
H2, А/м |
ма, Гн/м |
мr |
|
0,02 |
6·10-3 |
5,64·10-8 |
1,945·10-4 |
12,264 |
15,86·10-6 |
12,62 |
|
0,04 |
7·10-3 |
6,58·10-8 |
2,269·10-4 |
24,528 |
9,25·10-6 |
7,36 |
|
0,06 |
9·10-3 |
8,46·10-8 |
2,917·10-4 |
36,792 |
7,929·10-6 |
6,31 |
|
0,08 |
14·10-3 |
13,16·10-8 |
4,538·10-4 |
49,057 |
9,25·10-6 |
7,36 |
|
0,1 |
18·10-3 |
16,92·10-8 |
5,834·10-4 |
61,321 |
9,515·10-6 |
7,57 |
|
0,2 |
27·10-3 |
25,38·10-8 |
8,752·10-4 |
122,642 |
7,136·10-6 |
5,68 |
|
0,4 |
32·10-3 |
30,08·10-8 |
10,37·10-4 |
245,283 |
4,229·10-6 |
3,37 |
|
0,6 |
34·10-3 |
31,96·10-8 |
11,02·10-4 |
367,925 |
2,995·10-6 |
2,38 |
|
0,8 |
38·10-3 |
35,72·10-8 |
12,32·10-4 |
490,566 |
2,511·10-6 |
2,00 |
|
1 |
41·10-3 |
38,54·10-8 |
13,29·10-4 |
613,208 |
2,167·10-6 |
1,72 |
|
1,5 |
42·10-3 |
39,48·10-8 |
13,61·10-4 |
919,811 |
1,480·10-6 |
1,18 |
|
2 |
43·10-3 |
40,42·10-8 |
13,94·10-4 |
1226,415 |
1,136·10-6 |
0,90 |
Формулы для расчетов:
Н2 = W1I1/lЭ (1.1)
Ф2 = Cшб/W2 (1.2)
B2 = Ф2/S2 (1.3)
ма = B2/H2 (1.4)
мr = ма/м0 (1.5)
Пример расчетов, производится по формулам (1.1)-(1.5):
I1=0,02 A, б=0,03 м
Ф2=4,7·10-5·6·10-3/5=5,64·10-8 Вб;
В2=5,64·10-8/2,9·10-4=1,945·10-4 Тл;
Н2=130·0,02/(146·10-3+66·10-3)=12,264 А/м;
ма=1,945·10-4/12,264 =15,86·10-6 Гн/м;
мr =15,86·10-6/4р·10-7 =12,62
По данным из таблицы 1.1 построим графики, они представлены в приложении 1.
2. Исследование магнитных потоков в стержнях магнитопровода
В таблице 2.1 показаны значения, измеренные на опыте и вычисленные по формулам, приведенным ниже.
Таблица 2.1
Измеренные и расчетные величины
|
Наблюдают |
Вычисляют |
|||||
|
I1, А |
бAa, м |
бBb, м |
бCc, м |
Ф1, Вб |
Ф2, Вб |
Ф3, Вб |
|
0,2 |
12·10-3 |
26·10-3 |
13·10-3 |
12,6904·10-8 |
25,3308·10-8 |
12,6904·10-8 |
|
0,6 |
16·10-3 |
34·10-3 |
15·10-3 |
15,979·10-8 |
31,958·10-8 |
15,979·10-8 |
Формулы для расчетов:
Ф1 = BS1 (2.1)
Ф1 = Ф3 = 0,5Ф2 (2.2)
Пример расчетов, производится по формулам (2.1)-(2.2):
Ф1=8,752·10-4·1,45·10-4=12,6904·10-8 Вб
Ф1=Ф3=12,6904·10-8 Вб
Ф2=2Ф1=2·12,6904·10-8=25,3308·10-8 Вб
3. Расчет магнитных сопротивлений и потоков в стержнях магнитопровода
В таблице 3.1 показаны значения, вычисленные по формулам, приведенным ниже.
Таблица 3.1
Расчетные величины
|
Задаемся |
Расчетные данные |
Опытные данные |
|||||||||
|
I1 |
RМ1 |
RМ2 |
RМ3 |
RМ13 |
RМЭ |
Ф1 |
Ф2 |
Ф3 |
Ф1 |
Ф2 |
Ф3 |
|
А |
1/Гн |
Вб |
Вб |
||||||||
|
0,6 |
33,619 ·107 |
7,598 ·107 |
33,619 ·107 |
16,809 ·107 |
24,407 ·107 |
15,979 ·10-8 |
31,958 ·10-8 |
15,979 ·10-8 |
15,979 ·10-8 |
31,958 ·10-8 |
15,979 ·10-8 |
Формулы для расчетов:
RМ1 = l1/(маS1) (3.1)
RМ2 = l2/(маS2) (3.2)
RМ3 = RМ1 (3.3)
RМ13 = RМ1/2 (3.4)
RМЭ = RМ2+RМ13 (3.5)
Ф2 = W2I1/RМЭ (3.6)
Ф1 = Ф3 = 0,5Ф2
Пример расчетов, производится по формулам (3.1)-(3.6):
RМ1=146·10-3/(2,995·10-6·1,45·10-4)=33,619·107 1/Гн
RМ3=RМ1=33,619·107 1/Гн
RМ2=66·10-3/(2,995·10-6·2,9·10-4)= 7,598·107 1/Гн
RМ13=33,619·10-7/2=16,809·107 1/Гн
RМЭ=7,598·10-7+16,809·10-7=24,407·107 1/Гн
Ф2=130·0,6/24,407·107=31,958·10-8 Вб
Ф1 = Ф3=0,5·31,958·10-8=15,979·10-8 Вб
Приложение 1
Заключение
В данной работе было произведено исследование магнитной цепи на постоянном токе. В отчете, состоящем из трех частей, были исследованы зависимости магнитной индукции B от напряженности магнитного поля H и зависимости магнитной проницаемости от напряженности µa=f(H) и µr=f(H); были исследованы магнитные потоки во всех трех стержнях магнитопровода, рассчитаны магнитные потоки для этих стержней.
В результате этих исследований были проверены основные законы магнитной цепи. Исследование основных законов магнитной цепи сводится к сопоставлению результатов определения магнитных потоков в стержнях исследуемого магнитопровода опытным и расчетным путем.
Основными законами магнитной цепи являются:
1.
Первый закон магнитной
цепи: «В любом узле магнитной цепи алгебраическая сумма магнитных потоков,
входящих и выходящих из узла, равна нулю». 
.
Он вытекает из принципа непрерывности
магнитного потока: «Поток вектора магнитной индукции сквозь любую замкнутую
поверхность равен нулю». 
.
2.
Второй закон магнитной
цепи вытекает из закона полного тока, формулируемого следующим
образом:«Циркуляция вектора напряженности магнитного поля по любому замкнутому
контуру равна полному току, пронизывающему этот контур». 
В первой части работы проведен расчет магнитного потока Ф2, магнитной индукции B2, напряженности магнитного поля H2, абсолютной и относительной магнитной проницаемости сердечника. Эти величины приведены в таблице 1.1. По этой таблице построены графики, приведенные в приложении 1.
Во второй части работы были рассчитаны магнитные потоки, в трех стержнях магнитопровода для двух различных значений тока. Их значения приведены в таблице 2.1.
В третьей части работы были рассчитаны магнитные сопротивления
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.