6. Отчет по работе должен содержать:

6.1. Схему исследуемой цепи;

6.2. Графики полученных ВАХ;

6.3. Расчет токов в исследуемой цепи графическим методом;

6.4. Таблицу результатов расчета графическим методом и методом вычислительного эксперимента;

6.5. Ответы на контрольные вопросы.

Лабораторная работа №12 Катушка с магнитопроводом в цепи источника гармонического напряжения

1. Задание на работу

1.1. При подготовке к работе изучить: [2, с.361-368].

1.2. Изучить влияние режимов работы катушки с ферритовым сердечником на ее параметры.

1.3. Экспериментально исследовать катушку с ферритовым сердечником:

а) при изменении входного напряжения U и неизменной частотеf;

б) при изменении частоты f для значенияB_M = const.

1.4. Рассчитать и построить зависимости полного сопротивления катушки от изменения напряжения на зажимах цепи Z = Z(U)приf = const.

1.5. Рассчитать и построить зависимости Z = Z(f)приU/f = const.

2. Методические указания

2.1. Катушка с ферритовым сердечником в цепи гармонического напряжения является нелинейным индуктивным сопротивлением. Наличие ферромагнитного сердечника определяет нелинейную зависимость магнитного потока сердечника от тока, протекающего по катушке (кривая намагничивания). Индуктивную катушку с ферритовым сердечником называют дросселем с ферритовым сердечником.

Нелинейность индуктивности катушки L зависит от свойств ферромагнитного материала, которые определяются по характеристике кривой намагничивания. Потери, обусловленные вихревыми токами и гистерезисом, приводят к разогреву ферритового сердечника катушки. Величина этих потерь определяет активное эквивалентное сопротивлениеR_ф. НелинейностьLиR_ф для катушки с ферритовым магнитопроводом приводит к искажению кривой тока при синусоидальном приложении напряжения, что оказывает влияние, при насыщении сердечника.

2.2. Исследование катушки с ферритовым сердечником проводится при изменении напряжения гармонического сигнала U (f = const). Увеличение входного напряжения при постоянной частоте, приводит к увеличению магнитной индукции сердечника катушки:

U = 4,44 * f * W *B_M * S.

Увеличение магнитной индукции приводит к возрастанию магнитной проницаемости сердечника μ. Дальнейшее повышение входного напряжения приводит к насыщению сердечника, при этом магнитная проницаемость уменьшается. Следовательно, индуктивность катушки с сердечником пропорциональна магнитной проницаемости материала сердечника, а индуктивное сопротивление X = F1(U)имеет вид, показанный на рис. 1.

Активное сопротивление цепи при отсутствии воздушного зазора определяется из выражения:

R =R_СТ +R =(P_В+P_Г)/I²+R=(B_M²/I²)·(H_B·f²+H_Г·f)+R.

Рис. 1.

Характер изменения активного сопротивленияR=F2(U)при(f=const)определяется отношением(B_M/I), в котором с увеличением входного напряженияUиндукция до точки насыщения возрастает быстрее, чем токI; после точки насыщения - медленнее (рис. 1).

Вид характеристики Z=f(U)аналогичен характеристикамL, R= f (U).

2.3. Исследование катушки с ферритовым сердечником при изменении f (B_M = const)проводится по схеме (рис. 2).

2.4. Анализ соотношения U=4,44·f·W·B_M·Sпоказывает, что для обес­печенияB_M=constнеобходимо поддерживатьU/f=const.ПриB_M=constиндуктивность катушки с ферритовым сердечником не зависит от частоты. Активное сопротивление катушки по сравнению с индуктивным сопротивлением мало и почти не влияет на полное сопротивление катушки.