Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра ЭлИ

Лабораторная работа №15

«ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКТИВНОЙ КАТУШКИ

С ФЕРРОМАГНИТНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ»

Выполнил: ст. гр. ЭЭ-201Б

Борисов И.А.

Проверил:

доцент кафедры Мельничук О.В.

Уфа 2022г.

Цель работы:

Определение параметров последовательной и параллельной схем замещения индуктивной катушки c ферромагнитным сердечником и исследование формы кривой тока.

Описание установки:

При сборке цепей используется следующее оборудование лабораторного стенда «Квазар»:

автотрансформатор, обеспечивающий изменение подводимого к цепи напряжения (0 ÷ 250 В), расположенный в «Блоке включения»;

БП-15 «Блока источников постоянного тока»;

автотрансформатор «Блока включения»;

обмотки II и III трансформатора Т5, расположенные в «Блоке трансформаторов»;

R_б – резистор 20 Ом 50 Вт «Блока нагрузок»;

pV2 – электронный вольтметр «Блока измерительных приборов»;

pA2 – электронный амперметр «Блока измерительных приборов»;

– электронный ваттметр с контролем тока, напряжения и угла сдвига фаз «Блока измерительных приборов»;

ключ «Вх1» «Блока коммутации»;

нагрузочные резисторы RP1, RP2 30 Ом «Блока трансформаторов».

USB осциллограф, встроенный в «Блок аналоговых устройств».

В качестве исследуемой катушки используется вторичная обмотка II трансформатора Т5 из «Блока трансформаторов».

Конструктивное исполнение исследуемой катушки таково, что индуктивностью рассеяния L_S в данной работе следует пренебречь.

Измерение вольтамперной характеристики исследуемой катушки производится электронным ваттметром «Блока измерительных приборов», отображающим показания напряжения, тока, активной мощности и угла сдвига фаз.

Рисунок 1 – Схема цепи для определения R_обм

Рисунок 2 – Схема цепи для исследования ВАХ катушки

Рисунок 3 – Схема цепи для получения осциллограмм напряжения и тока катушки

Экспериментальная часть

Постоянные значения: U=0.3 В и I=0.42 А тогда R_обм =0,71 Ом

Данные эксперимента			Расчетные данные
I, А	U, В	φ, град.		cos φ	Z, Ом	Rобм, Ом	Rст, Ом	Xст, Ом	Pст, Вт	Qст, ВАр
0,10	14,10	51		0,63	141,00	0,71	88,02	109,58	0,88	1,10
0,20	20,20	57		0,54	101,00		55,01	84,71	2,20	3,39
0,30	23,50	60		0,50	78,33		39,17	67,84	3,53	6,11
0,40	25,50	62		0,47	63,75		29,93	56,29	4,79	9,01
0,50	27,00	64		0,44	54,00		23,67	48,53	5,92	12,13
0,60	28,00	65		0,42	46,67		19,72	42,29	7,10	15,23
0,70	29,00	65		0,42	41,43		17,51	37,55	8,58	18,40
0,80	30,00	66		0,41	37,50		15,25	34,26	9,76	21,93
0,85	30,50	66		0,41	35,88		14,59	32,78	10,54	23,68
0,90	31,00	66		0,41	34,44		14,01	31,47	11,35	25,49
0,95	31,50	67		0,39	33,16		12,96	30,52	11,69	27,55
1,00	32,00	67		0,39	32,00		12,50	29,46	12,50	29,46
1,05	32,00	67		0,39	30,48		11,91	28,05	13,13	30,93
1,10	32,50	67		0,39	29,55		11,54	27,20	13,97	32,91
1,15	33,00	67		0,39	28,70		11,21	26,41	14,83	34,93
1,20	33,00	68		0,37	27,50		10,30	25,50	14,83	36,72

Построение кривых зависимости тока

Рисунок 4 – Построение кривых зависимости тока от разных величин

а) от U, б) от угла φ, в) от Rст, г) от Хст, д) от Рст, е) от Qст

Векторная диаграмма напряжений и токов

Рисунок 5 – Векторная диаграмма напряжений и токов

(масштаб токов х10)

Рассчитаем потокосцепление для каждого значения тока

I, А	U, В	Ψ0m, мВб	Ψ0,мВб
0,1	14,1	64	45
0,2	20,2	91	64
0,3	23,5	106	75
0,4	25,5	115	81
0,5	27	122	86
0,6	28	126	89
0,7	29	131	92
0,8	30	135	96
0,85	30,5	137	97
0,9	31	139	99
0,95	31,5	142	100
1	32	144	102
1,05	32	144	102
1,1	32,5	146	104
1,15	33	149	105
1,2	33	149	105

Вывод:

В процессе данной лабораторной работы определены параметры последовательной и параллельной схем замещения индуктивной катушки c ферромагнитным сердечником, построены кривые зависимостей U(I), φ(I), , X_ст(I), , Q_ст(I), построена вебер-амперная характеристика и кривая несинусоидального тока. Кривая тока имеет в сравнении с математической синусоидой заостренную форму. С ростом действующего значения напряжения, и, соответственно, с ростом максимального значения потокосцепления, форма кривой тока искажается сильнее, так как рабочая точка все дальше заходит в область насыщения вебер-амперной характеристики.

Была построена векторная диаграмма, приведенная на рис. 5, начиная с вектора основного магнитного потока. Ток опережает магнитный поток на угол δ и раскладывается на активную и реактивную составляющие. Напряжение опережает магнитный поток на π/2, падение напряжения на активном сопротивлении обмотки совпадает с током по направлению, а падение напряжения на индуктивности рассеяния опережает ток на π/2. Напряжение на полюсах катушки является векторной суммой двух указанных напряжений.