42251

ЭЛЕКТРОМАГНИТ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Лабораторная работа

Физика

При протекании тока по обмоткам электромагнита создается электромагнитная сила притягивающая магнитную систему к неподвижному якорю. Сила тяги электромагнита через рамку 6 воздействует на пружину 7 которая действует на индикатор перемещения поворачивая стрелку 8. Питание электромагнита осуществляется от источника 220 В через трансформатор Тр и двухполупериодный выпрямительный мост В. Изучить принципиальную схему электромагнита.

Русский

2013-10-28

66 KB

17 чел.

3. Лабораторная работа

ЭЛЕКТРОМАГНИТ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1. Предмет исследования

Предметом исследования является П-образный электромагнит постоянного тока с прямоходовым притягивавшимся якорем.

3.2. Описание установки

Экспериментальная установка (рис. 3.1) состоит из П-образного магнитопровода 1, на котором расположена обмотка 9, состоящая из двух полуобмоток, включенных последовательно и в магнитном отношении согласно. На одном из вертикальных стержней и на горизонтальном стержне расположены четыре измерительные катушки, служащие для измерения магнитного потока Ф в различных точках магнитопровода (рис. 3.2). Магнитопровод 1 соединен с деталью 2, которая может перемещаться по направляющим неподвижной детали 3, с которой соединен переходник 4, удерживающий измеритель перемещения (индикатор) 5. Рамка 6, жестко связанная с деталью 2, деформирует пружину 7, которая перемещает шток индикатора и меняет положение стрелки 8. Якорь 10, соединенный с немагнитной деталью 11 может перемещаться в вертикальном направлении винтом 13 относительно неподвижной детали 12. Воздушный зазор между магнитопроводом и якорем устанавливается с помощью набора тарированных немагнитных прокладок.

При протекании тока по обмоткам электромагнита создается электромагнитная сила, притягивающая магнитную систему к неподвижному якорю. Сила тяги электромагнита через рамку 6 воздействует на пружину 7, которая действует на индикатор перемещения, поворачивая стрелку 8. Зная жесткость пружины и показания индикатора, можно вычислить силу, развиваемую электромагнитом.

Электрическая схема установки приведена на рис. 3.1,а. Питание электромагнита осуществляется от источника 220 В через трансформатор Тр и двухполупериодный выпрямительный мост В. Конденсатор С является сглаживающим фильтром, устраняющим вибрации подвижной части установки. Ток обмотки регулируется резистором R и контролируется амперметром А.

На рис. 3.2,б показано подключение измерительных обмоток к милливеберметру.

3.3. Задание на работу и
методические указания по ее выполнению

3.3.1. Изучить принципиальную схему электромагнита.

3.3.2. Измерить сопротивление обмотки электромагнита.

После включения SF1 и SF5 с помощью переключателя SA6 установить на световом индикаторе HG номер 1, соответствующий данной лабораторной работе.

При выполнении этого пункта задания необходимо включить тумблер SP1; установить резистором R максимальный ток в обмотке и рассчитать сопротивление обмотки

,

где U = 45 В - напряжение на обмотке; I - максимальный установленный ток.

3.3.3. Экспериментально определить и построить зависимость силы тяги электромагнита от воздушного зазора для трех значений тока I: 100, 150 и 250 мА (при = const).

Установить резистором R ток в обмотке 250 мА. Выключить SP1 и ввести в воздушный зазор между магнитопроводом и якорем немагнитную прокладку толщиной 0,5 мм. Слегка прижать ее винтом 13 до начала отклонения стрелки прибора (против движения часовой стрелки). Установить прибор, измерявший силу, на нуль. Включить SP1. Отпуская винт, определить максимальное отклонение стрелки прибора. Вычислить измеренное значение силы

,

где k - 1,63 Н/дел - цена деления измерительного прибора, n - число делений, соответствующее максимальному отклонению стрелки.

Выключить SP1. Измерить значения силы тяги аналогично п. 3.3.3, последовательно устанавливая в воздушном зазоре немагнитные прокладки разной толщины. По данным эксперимента построить зависимость силы тяги электромагнита от зазора.

Установить новое значение тока и в том же порядке снять тяговую характеристику. Построить на одном графике тяговые характеристики, сравнить их между собой и сделать выводы.

3.3.4. Экспериментально определить и построить зависимость силы тяги от тока для трех значений воздушного зазора - 0,5; 0,8 и 1 мм (при I - const).

Установить в воздушном зазоре немагнитную прокладку толщиной 0,5 мм. Изменяя резистором R ток в обмотке в пределах от 100 до 320 мА, снять зависимость силы тяги от тока обмотки. Установить прокладку толщиной 1 мм и повторить опыт. Измерения электромагнитной силы проводить аналогично п. 3.3.3.

3.3.5. Экспериментально определить и построить распределение магнитного потока вдоль магнитопровода (при  = const, I = const).

Установить ток в обмотке I = 250 мА. Подключить милливеберметр к клеммам рФ. Установить воздушный зазор 0,5 мм. Переключить SA в положение 1, фиксируемое по индикатору И2. Включая и отключая SP1, измерить отброс стрелки милливеберметра. Вычислить значение магнитосцепления

= С  n ,

а по нему соответствующий магнитный поток , который определяется, как известно, из соотношения

= /Nиз ,

где С = 0,1 мВб  цена деления милливеберметра; n  отброс стрелки; Nи = 15 – число витков каждой измерительной обмотки. Переключить SА последовательно в положения 2, 3, 4 и повторить опыты. По четырем значениям магнитного потока построить зависимость потока от длины (от места расположения измерительной катушки, т.е. от ее номера на рис. 3.2,а).

3.3.6. Рассчитать значение электромагнитной силы на основании замеренных магнитных потоков

по формуле Д.К. Максвелла

,     (1)

и по энергетической формуле

,    (2)

где 0 = 410-7 Гн/м  магнитная постоянная,

F = IN  МДС обмотки электромагнита; 

N  число витков обмотки управления (см. табл. 3.1);

а и b  линейные размеры зазора (рис. 3.3);

kзс  коэффициент заполнения по стали (для сплошных магнитопроводов  1; а для шихтованных  0,74).

Таблица 3.1.

Данные для различных стендов

№ стенда

Размеры, мм

a

b

c

d

L

kзс

N

I

10

30

20

15

40

1

2400

II

10

30

20

14

40

1

2400

III

10

20

21,5

12

63

0,74

3000

IV

10

20

21,5

12

63

0,74

3000

Рис. 3.3. Размеры зазора и  полюса электромагнита

При использовании формулы Максвелла (1) в нее подставляется значение магнитного потока в обмотке 1. Результаты расчетов сравнить с экспериментальными данными.

3.4. Контрольные вопросы

1. Какие факторы влияют на силу тяги электромагнита?

2. В каких единицах измеряется МДС?

3. В каких единицах измеряется потокосцепление?

4. В каких единицах измеряется магнитный поток?

5. В каких единицах измеряются разность магнитных потенциалов и магнитное напряжение?

6. Существует ли связь между потокосцеплением и магнитным потоком? Если да, то какая?

7. Существует ли связь между МДС и магнитным напряжением? Если да, то какая?

8. Имеется ли связь между МДС и магнитным потоком? Если да, то какая?

9. Как зависит электромагнитная сила от зазора ?

10. Как зависит электромагнитная сила от тока I в обмотке электромагнита?

11. Чему равна мощность, потребляемая обмоткой электромагнита? В чем она измеряется?

12. Как зависит сила тяги от тока для ненасыщенной и насыщенной магнитных систем?

13. Почему магнитный лоток в системе не остается всюду постоянным?

14. Что такое потоки рассеяния и как они влияют на электромагнитную силу?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22341. Детекторы радиосигналов 676.5 KB
  Амплитудные детекторы Амплитудный детектор устройство на выходе которого создается напряжение в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала. Если на входе АД действует напряжение ивх модулированное по амплитуде колебанием с частотой F то график изменения этого напряжения во времени и его спектр имеют вид показанный на рисунке 2а. Напряжение на выходе детектора ЕД рисунок 2б должно меняться в соответствии с законом изменения огибающей Uвх входного напряжения ивх. Таким образом напряжение на выходе АД...
22342. Прием цифровых сигналов при наличии шумов 191 KB
  Модуляция несущей происходит в передатчике и параметры модулированного сигнала полностью определяются выбранным методом модуляции и возможностями элементной базы. Ситуация усложняется еще тем что все параметры среды распространения сигнала определяются только статистически и в значительной степени приближенно. Функциональные схемы приемника цифровых сигналов Для высокочастотного сигнала типовой приемник имеет функциональную схему супергетеродина т.
22343. Синхронизация гетеродина приемника с несущей частотой 112.5 KB
  Вовторых применение оптимального фильтра максимизирующего отношение сигнал шум принятого сигнала также требует снятие отсчетов в строго определенные моменты времени. Эта необходимость возникает в том случае когда в приемнике используется когерентное детектирование ВЧ сигнала. Следовательно несущая и тактовая частоты должны быть восстановлены непосредственно в приемнике из принятого сигнала или получены от того же самого передатчика в виде опорного пилотсигнала. Параметры принятого сигнала Передаваемый и принимаемый сигналы...
22344. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РАДИО. ОСНОВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛА В РАДИОПРИЕМНОМ ТРАКТЕ 71.5 KB
  ОСНОВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛА В РАДИОПРИЕМНОМ ТРАКТЕ Краткая история возникновения радио Свою историю радио начинает с экспериментов Герца по проверке уравнений Максвелла. Поэтому в радиоприемном тракте необходимо решать задачи: выделения полезного сигнала из смеси его с помехами; выделения модулирующей функции; выделения передаваемой информации из модулирующей функции и ее преобразование к удобному для дальнейшего использования виду. Решение перечисленных задач в радиоприемном тракте осуществляется с помощью следующих функций:...
22345. Основные архитектуры РПТ. Шумовые характеристики, динамический диапазон 431.5 KB
  Как и в квадратурном смесителе здесь используется пара идентичных смесителей на которые помимо РЧ сигнала подается сигнал с гетеродина в квадратуре. Сигналы в I и Q каналах содержат полную информацию об огибающей входного сигнала и могут быть обработаны в соответствующим образом построенном демодуляторе. В приемнике прямого преобразования наличие рассогласования в цепях смесителя и ФНЧ не ведет к ухудшению селективности а лишь к некоторому искажению полезного сигнала что зачастую не имеет никакого значения при приеме цифровых данных....
22346. Входные каскады РПТ. Высокочастотные фильтры, УРЧ 247.5 KB
  С точки зрения минимизации вносимых приемником шумов следовало бы в качестве первого каскада использовать малошумящий усилитель МШУ имеющий максимальный коэффициент усиления и минимальный коэффициент шума. Современные МШУ имеют коэффициент шума до 0. В диапазоне частот 450 мГц МШУ имеет коэффициент шума 2. Суммарный коэффициент шума в последовательном включении МШУ фильтр рассчитывается по 1.
22347. Непрерывность функций комплексной переменной 468 KB
  Если то функция называется непрерывной в точке . Иными словами: непрерывна в точке если для любого сколь угодно малого существует положительное число такое что 2 для всех удовлетворяющих неравенству 3 короче . Геометрически это означает что для всех точек лежащих внутри круга с центром в точке достаточно малого радиуса соответствующие значения функции изображаются точками лежащими внутри круга с центром в точке сколь...
22348. Интегрирование функций комплексной переменной 1.52 MB
  кривая с выбранным направлением движения вдоль нее и на ней функция комплексной переменной fz. Если C кусочногладкая а значит спрямляемая кривая а fz кусочнонепрерывная и ограниченная функция то интеграл 1 всегда существует. Если функция fz аналитична в односвязной области D то для всех кривых C лежащих в этой области и имеющих общие концы интеграл имеет одно и то же значение. fz аналитическая функция.
22349. Формула Коши и теорема о среднем 821.5 KB
  Пусть функция аналитична в связной области и непрерывна в . Тогда для любой внутренней точки этой области имеет место так называемая формула Коши: 1 где граница области проходимая так что область остается всё время слева. Таким образом формула Коши позволяет вычислить значение аналитической функции в любой точке области если известны граничные значения этой функции. Выбросим из области кружок радиусом с центром в точке и заметим что в полученной...