Исследование катушки с разомкнутым сердечником

МинистерствоПутей Сообщения Российской ФедерацииПетербургский Государственный Университет Путей СообщенияКафедра Теоретические основы электротехники Отчет по лабораторной работе 37 Исследование катушки с разомкнутым сердечником ВыполнилстудентгруппыАТК-102ЛебединскийА .А.ПроверилпреподавательКурмашевС.М.Санк т-Петербург2002СодержаниеПеречень условных обозначений 3Введение 41. Экспериментальные ирасчетные данные 52. Построение зависимостейпараметров катушки при потстоянной частоте, действующем напряжении и амплитудемагнитной индукции 8Заключение 11Списокиспользуемых источников 11 Перечень условных обозначений катушка с сердечником амперметр вольтметр ваттметрU напряжение W число витков катушки S площадь поперечного сечения магнитопровода Ф магнитный поток B магнитная индукция 956 0 магнитная постоянная, 956 0 4 960 10-7 Гн м I ток в катушке f частота P мощность Rобм активное сопротивление обмотки R вносимое сопротивление X реактивное сопротивление L индуктивность Z полное сопротивление.ВведениеЦелью данной работы является исследованиепериодических электромагнитных процессов в реактивной катушке.

В качествеобъекта выбрана катушка с разомкнутым сердечником.

Программа работы 1. Определение параметров катушки Rобм, R , X, L, Z при различныхсердечниках.2. Исследование зависимости параметров катушки состальным сплошным сердечником от величины приложенного напряжения припостоянной частоте.3. Исследование зависимости параметров катушки состальным сплошным сердечником от частоты при постоянном по действующемузначению напряжению.4. Исследование зависимости параметров катушки состальным сплошным сердечником от частоты при постоянной величине амплитудымагнитной индукции.а опыте основных законовмагнитной цепи Схема исследуемой цепи представлена на рисунке 1. Данныеэлектроизмерительных приборов представлены в таблице 1, а параметры схемы втаблице 2.Таблица 1Таблица измерительных приборов N п п Наименование прибора Система прибора Предел измерения Цена деления Класс точности Заводской прибора 1 Амперметр 1 эл маг. 5 А 0,05 А 0,2 Амперметр 2 эл маг. 1 А 0,01 А 0,3 Ваттметр 1 эл маг. 150 Вт 1 Вт 0,4 Ваттметр 2 эл маг. 150 Вт 1 Вт 0,5 Вольтметр эл маг. 150 В 2 В 0,1. Экспериментальныеи расчетные данныеВ таблице 1.1 показаны значения, измеренные на опыте ивычисленные по формулам для первого пункта программы работы.

Таблица 1.1Определение параметров катушки при различныхсердечниках Сердечник Наблюдается Вычисляется U, B I, A f, Гц P, Вт Rобм, Ом R , Ом X, Ом L, Гн Z, Ом Без сердечника 70 4,35 50 70 3,699 0 13,683 0,0436 16,09 Стальной сплошной 70 0,37 50 15 3,699 102,97 189,154 0,6024 189,19 Стальной проволочный 70 0,285 50 4 3,699 45,55 245,582 0,7821 245,61 Медный сплошной 70 4,6 50 128 3,699 2,35 14,764 0,047 15,22 Медный проволочный 70 4,35 50 68 3,699 0,105 15,659 0,0499 16,09 В таблице 1.2 показаны значения, измеренные на опыте ивычисленные по формулам для второго пункта программы работы.Таблица 1.2Определение параметров катушки при постоянной частоте Сердечник Наблюдается Вычисляется U, B I, A f, Гц P, Вт Rобм, Ом R , Ом X, Ом L, Гн Z, Ом Стальной сплошной 20 0,13 50 1 3,699 55,77 153,8 0,6065 153,85 40 0,21 50 5 3,699 109,68 190,44 0,6163 190,48 60 0,31 50 11 3,699 110,77 193,52 0,5789 193,55 80 0,44 50 20 3,699 99,61 181,78 0,5586 181,82 100 0,57 50 34 3,699 100,95 175,4 0,5234 174,44 120 0,73 50 52 3,699 93,88 164,34 0,3814 164,38 В таблице 1.3 показаны значения, измеренные на опыте ивычисленные по формулам для третьего пункта программы работы.Таблица 1.3Вычисляется U, B I, A f, Гц P, Вт Rобм, Ом R , Ом X, Ом L, Гн Z, Ом Стальной сплошной 70 0,73 40 12 3,699 18,82 95,82 0,3814 95,89 70 0,4 45 16 3,699 96,3 174,96 0,6191 175 70 0,37 50 15 3,699 105,87 189,15 0,6024 189,19 70 0,345 55 14 3,699 113,92 202,86 0,5873 202,9 70 0,325 60 13,5 3,699 124,11 215,35 0,5715 215,38 70 0,31 65 13 3,699 131,58 225,78 0,5531 225,81 В таблице 1.4 показаны значения, измеренные на опыте ивычисленные по формулам для четвертого пункта программы работы.Таблица 1.4Вычисляется U, B I, A f, Гц P, Вт Pобм, Вт Рсерд, Вт Рсерд f, Вт Pг, Вт Pв, Вт Стальной сплошной 56 0,34 40 10 0,43 9,57 0,24 8 1,6 63 0,35 45 12,5 0,45 12,05 0,268 9 1,8 70 0,37 50 15 0,51 14,49 0,29 10 2 77 0,38 55 17 0,53 16,47 0,3 11 2,2 84 0,4 60 20 0,59 19,41 0,324 12 2,4 91 0,41 65 23 0,62 22,38 0,344 13 2,6 Таблицы 1.1-1.3 рассчитываем по формулам Rобм P I2 1.1 Z U I 1.2 R P I2-Rобм 1.3 1.4 L X 969 1.5 969 2 960 f 1.6 Пример расчетов производится по формулам 1.1 - 1.6 для таблицы 1.1 Rобм 70 4,352 3,999 ОмZ 70 4,35 16,09 ОмR 70 4,352-3,699 0 ОмL 13,683 2 960 50 0,0436 ГнТаблицу1.4 рассчитываем по формулам Pобм Rобм1.7 Pсерд P - Pобм 1.8 Pг 946 1f 1.9 Pв 946 2f1.10 Коэффициенты 946 1 и 946 2f определяются из графика, изображенного на рисунке 1.1. Рис. 1.1 Изграфика получаем, что 946 1 0,2 946 2f 0,04Пример расчетов для таблицы 1.4 производится поформулам 1.7 - 1.10 Pобм 3,999 0,342 0,43 ВтPсерд 10 0,43 9,57 ВтPг 0,8 ВтPв 0,04 40 1,6 Вт2. Построениезависимостей параметров катушки при потстоянной частоте, действующем напряжениии амплитуде магнитной индукцииПостроимзависимости I, P, Z, X, L, R в функции U поданным таблицы 1.2. Они показаны на рисунке 1.Построим зависимости I, P, Z, X, L, R в функции f по данным таблицы 1.3. Они показаны на рисунке 2.Построим зависимости Pг, Pв, Pг f и Pв f в функции f по данным таблицы 1.4. Они показаны на рисунке 3.ЗаключениеВ данной работе нами были исследованы периодическиеэлектромагнитные процессы в реактивной катушке. В качестве объекта исследованиябыла выбрана катушка индуктивности с разомкнутым сердечником.В первом пункте программы работы мы увидели, чтопараметры катушки зависят от материала сердечника.

Из таблицы 1.1 видно, чтонаибольшая индуктивность наблюдается у катушки со стальным сердечником, анаименьшая у катушки, исследуемой без сердечника.

Вносимые сопротивления приэтом, достигают максимальных значений у катушки со стальным сплошнымсердечником, а минимальных без сердечника.

Остальные параметры катушкиизменяются аналогично вносимому сопротивлению.Во втором пункте программы работы мы изменялинапряжение, при постоянной частоте.

С увеличением напряжения соответственноувеличивается и мощность.

Индуктивность катушки достигает своего наибольшегозначения при напряжении 60 В. Остальные параметры достигают максимальныхзначений, также около 60 В.В третьем пункте программы работы опыт показал, чтопри неизменном значении действующего напряжения и различных частотах мощность ииндуктивность резко увеличиваются до достижения частоты 45 Гц, а затем начинаютуменьшаться.

Сопротивления R, X, Z увеличиваются, соответственно с ростом частоты.В четвертом пункте работы мы выяснили, что сувеличением частоты потери мощности на вихревые токи и гистерезисувеличиваются.

Все эти закономерности видно на графиках, изображенных нарисунках 1.1, 2.1, 2.2 и 2.3.Список используемых источников1. Нейман Л.Р Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники, т.2. Л. Энергоиздат, 1981. 416 с.2. Конспект лекций.