- •Федеральное агентство по образованию
- •Учебно-методическое пособие к курсу «Электричество и магнетизм»
- •Учебно-методическое пособие к курсу «Электричество и магнетизм»
- •Введение
- •Некоторые сведения из теории магнитных явлений
- •Вектор магнитной индукции и электромагнитная сила
- •Терминология и метрология
- •Поле в среде
- •Гистерезис намагничивания ферромагнетиков
- •Эффект Баркгаузена и магнитострикция
- •Эффект Холла
- •Законы Кирхгофа для расчета магнитных цепей
- •Релятивистские силы и магнетизм
- •Лабораторные работы по магнетизму
- •Исследование магнитного поля соленоида
- •Измерение коэффициента взаимной индукции
- •Исследование магнитного гистерезиса
- •Вывод рабочих формул
- •Проведение эксперимента
- •Нелинейные эффекты в реактивных катушках
- •Работа с программой « spectralab»
- •Обработка результатов спектрального анализа
- •Оценка значения магнитной индукции методом магнетрона
- •Эксперимент
- •Оценка значения магнитной индукции с помощью электронно-лучевого индикатора
- •Проведение эксперимента
- •Измерение переменного тока токоизмерительными клещами
- •Задание на выполнение эксперимента
- •Определение основной кривой намагничивания
- •Проведение эксперимента
- •Обработка результатов эксперимента Вывод рабочих формул
- •Демонстрация вихревого характера индукционного электрического поля
- •Постановка эксперимента
- •Описание установки и ход выполнения работы
- •Работа № 10 трансформаторный измерительный мост
- •Проведение эксперимента
- •Общий вид установки
- •Порядок расчета силового трансформатора Подготовка исходных данных
- •Расчет магнитопровода
- •Расчет электрических параметров
- •Содержание
Проведение эксперимента
Рис.
8.2
Общий вид
установки
Схема измерительной установки приведена на рис. 2. Наименования элементов расшифрованы выше. Начальные установки приборов приведены в таблице.
Снимается зависимость напряжения на вторичной обмотке от тока в обмотке подмагничивания на частоте 1кГц. Ток увеличивают до величины, при которой контролируемое напряжение уменьшится в 10 раз.
Опыт повторяется на частоте 10 кГц, а затем частота увеличивается до 100 кГц.
Результаты измерений заносятся в таблицу и по ним строятся соответствующие графики.
Обработка результатов эксперимента Вывод рабочих формул
В рассматриваемом режиме в сердечнике трансформатора магнитный поток Ф создается двумя токами: постоянным током обмотки подмагничивания и переменным током , протекающим по первичной обмотке.
Взаимосвязь параметров измерительного трансформатора поясняется на совмещенном графике.
(1)
Закон Ома для магнитных цепей устанавливает связь между магнитодвижущей силой (МДС), магнитным сопротивлением цепи и создаваемым магнитным потоком:
(2)
Здесь N – число витков в соответствующих обмотках, S – площадь сечения магнитопровода, l – средняя длина силовой линии в нем, - динамическая магнитная проницаемость сердечника в рабочей точке кривой намагничивания, т.е. .
В данном опыте трансформатор работает в режиме холостого хода, поскольку входное сопротивление осциллографа, нагружающего вторичную обмотку весьма велико и может не учитываться. В этом случае ток первичной обмотки можно выразить через напряжение на ней, используя второй закон Кирхгофа:
Рис.
8.3
На применяемых в опыте частотах генератора индуктивное сопротивление обмотки преобладает над активным, и первым слагаемым в (3) можно пренебречь.
Для тороидальных сердечников индуктивность обмотки равна: , причем в этом выражении магнитная проницаемость определяется как отношение индукции В к смещению Н, и производная от тока
(4)
Напряжение вторичной обмотки по закону электромагнитной индукции и с учетом (2) равно
(5)
Подстановка результата (4) в (5) дает окончательно
Рис.
8.4
Индексы у величины введены, чтобы отличить текущую проницаемость от динамической проницаемости . Из полученной формулы видно, что при работе на линейном участке основной кривой намагничивания сердечника отношение напряжений равно отношению чисел витков (идеальный трансформатор). При смещении к области насыщения коэффициент трансформации может служить характеристикой динамической магнитной проницаемости с точностью до величины . На графике приведена снятая опытным путем по изменению коэффициента трансформации зависимость динамической магнитной проницаемости В от постоянной составляющей магнитного смещения Н (1). Графическое интегрирование дает зависимость В от Н с той лишь оговоркой, что начальное значение В является постоянной интегрирования и должно определяться по специальной методике или его следует взять из паспортных данных.
Работа № 9