- •Министерство транспорта Российской Федерации
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 Исследование линейных пассивных четырёхполюсников
- •Общие сведения
- •Программа работы
- •Примечание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях
- •Общие сведения
- •Программа работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Исследование нелинейных электрических цепей
- •Общие сведения
- •Программа работы
- •Содержание отчёта
- •Программа работы
- •Примечание
- •Программа работы
- •Содержание отчета
- •Программа работы
- •Содержание отчета
- •Программа работы
- •Примечание
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8
- •Исследование пассивных фильтров
- •Общие сведения
- •Программа работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
Программа работы
1.Собрать схему для определения активного сопротивления катушки (рис. 4.1). Подать питание на схему и снять показания приборов для 5–7 различных напряжений. По данным измерений вычислить среднее значение сопротивления катушки . Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.1. Определить (взять из паспорта на катушку) число витков катушкии площадь поперечного сечения сердечника.
Таблица 4.1
№ опыта |
Измеренные величины |
Рассчитанные величины | |
U, B |
I, A |
RK , Ом | |
|
|
|
|
2.Собрать схему (рис 4.2). Изменяя напряжение с помощью автотрансформатора, измерить ток для 5–7 значений напряжения, подаваемого на катушку. Рассчитать параметры катушки ,и. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 4.2.
Таблица 4.2
№ опыта |
Измеряемые величины |
Вычисляемые величины | ||||||||||
U, B |
I, A |
P, Вт |
PK , Вт |
PB , Вт |
PВт , Вт |
PС , Вт |
М, кг |
РО, Вт/кг |
Z, Ом |
Х, Ом |
R, Ом | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.Используя данные измерений и вычислений рассчитать мощности потерь энергии, , , , для всех случаев измерений и записать в таблицу 4.2.
4.По данным таблицы 4.2 построить графики зависимостей ,,,,.
Примечание
Индукция в сердечнике , соответствующая различным значениям приложенного к катушке напряжения, рассчитывается по формуле 4.4.
Содержание отчета
−схемы для определения мощности потерь энергии в катушке со стальным сердечником
−таблицы с данными измерений и вычислений
−графики зависимостей ,, ,,.
−выводы
Контрольные вопросы
1.В каких электрических устройствах возникают потери мощности в стали?
2.За счет чего происходит нагрев ферромагнитного сердечника катушки индуктивности?
3.Что такое потери на гистерезис?
4.Что такое потери на вихревые токи?
5.Каким образом можно уменьшить потери в стали?
Лабораторная работа №5
Построение петли магнитного гистерезиса по данным опыта
Цель работы:исследование петли магнитного гистерезиса.
Общие сведения
Материалы, обладающие большой магнитной проницаемостью , называются ферромагнитными или ферромагнетиками. К таким веществам относят железо, никель, кобальт и их сплавы, а так же соединения окиси железа с окислами других металлов (цинка, никеля и т.д.).
Ферромагнитные вещества широко применяются в электротехнике, так как позволяют при относительно небольших напряженностях магнитного поля получать большие значения магнитной индукции, что является важным при создании электрических машин, трансформаторов и многих других электрических устройств и приборов.
При заданной напряженности внешнего поля в неферромагнитной среде магнитная индукция определяется из формулы:
. |
(5.1) |
В ферромагнитной среде к этой индукции добавочного магнитного поля :
. |
(5.2) |
Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением:
. |
(5.3) |
Отсюда следует, что абсолютная магнитная проницаемость равна:
. |
(5.4) |
Намагниченность ферромагнитного материала растет до некоторого предельного значения, называемого намагниченностью насыщения.
Зависимость намагниченности и магнитной индукции от напряженности магнитного поля показана на рис. 5.1(а). Складывая ординаты кривой и прямой, получим кривую намагничивания.
а |
б |
Рис. 5.1 |
Зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля достаточно сложная и не может быть выражена простой расчетной формулой. Поэтому при расчете используют снятые экспериментально кривые намагничивания для заданных магнитных материалов.
Рассмотрим процесс перемагничивания ферромагнетиков, который происходит в цепях переменного тока. Допустим, что сердечник не намагничен и ток в катушке отсутствует (точка 0на рис. 5.1(б)). При увеличении силы тока в катушке растет напряженность магнитного поля и магнитная индукция , которая достигает максимального значения . При уменьшении силы тока в катушке индуктивности напряженность магнитного поля и магнитная индукция уменьшаются, но изменение индукции идет по кривой, лежащей выше кривой начального намагничивания (отрезок АБ). При нулевых значениях силы тока и напряженности поля магнитная индукция имеет некоторое значение , называемое остаточной индукцией (отрезокОБ). Таким образом, магнитная индукция зависит как от напряженности поля, так и от предшествующего состояния ферромагнетика. Это явление и называют магнитным гистерезисом.
При изменении направления тока, протекающего через катушку, а следовательно, и направления напряженности поля и постепенном увеличении тока обратного направления напряженность поля достигает значения , называемого коэрцитивной силой (отрезокОГ), при этом магнитная индукция . При дальнейшем увеличении тока и напряженности магнитного поля, магнитная индукция достигает значения . Последующее уменьшении тока приводит к изменению индукции и при нулевом значении тока будет получена остаточная индукция (отрезокОЕ). Наконец при следующем изменении направлении тока и напряженности поля магнитная индукция увеличивается до прежнего значения . Графическое изображение цикла перемагничивания ферромагнетика представляет собой замкнутую кривуюАБГДЕЖА, которую называют петлей магнитного гистерезиса.