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

30692. Черты драмы и трагедии в пьесе А.Н. Островского «Гроза». Роль второстепенных персонажей в художественной структуре пьесы 13.41 KB
  Роль второстепенных персонажей в художественной структуре пьесы. Такая популярность и актуальность пьесы объясняется тем что в Грозе сочетаются черты социальнобытовой драмы и высокой трагедии. В центре сюжета пьесы конфликт чувства и долга в душе главной героини Катерины Кабановой. Но еще Добролюбов указывал на то что на протяжении всей пьесы читатели думают не о любовной интриге а обо всей жизни.
30693. Анализ стихотворения Шепот, робкое дыханье 13.34 KB
  Любимая пора влюбленных ночь: Свет ночной ночные тени Стихотворение начинается с появления самих героев: Шепот робкоедыханье. И не случайно со слова шепот ведь ночью нельзя кричать тем более насвидании. Чувства героев развиваются от шепота и робкого дыханья к рядуволшебных изменений милого лица.
30694. «Отцы и дети» в одноименном романе И.С. Тургенева 14.14 KB
  Все эти новомодные веяния вызывают у Кирсанова возмущение и гнев. Все слова Кирсанова лишь слова так как не подкреплены никаким действием. Базарову человеку стремительному деятельному претит все из чего состоит Кирсанов.В финале романа мы узнаем что Кирсанов переехал в Германию и что сами немцы принимают его за англичанина.
30695. Типы носителей информации и их особенности 109.15 KB
  В современном обществе, где информация проблема носителей информации встала очень остро, так как объемы информации, генерируемые пользователями, возрастают в геометрической прогрессии.
30696. Мотив дороги в произведениях отечественной классики 19 века 25.31 KB
  Есенина Мотив дороги звучит в двух значительнейших произведениях 19 века. Образ дороги в этом произведении не выходит на первый план. Образ дороги здесь традиционный символ жизненного пути.
30697. Стихотворное новаторство В.В. Маяковского. Чтение наизусть и анализ стихотворения «А вы могли бы?» 12.76 KB
  Чтение наизусть и анализ стихотворения А вы могли бы. Тема этого стихотворения желание и способность лирического героя изменить в корне обыденную ни чем не примечательную жизнь причем сделать это так как никто другой и не подумал бы. Идея же заключается в названии стихотворения и в последних строках:А вы ноктюрн сыграть могли быНа флейте водосточных трубКаждая строка этого стихотворения вызов каждое слово экспрессивно и ярко; при своей лаконичности стихотворение оставляет более глубокое впечатление чем многие более длинные...
30698. Психологизм изображения внутреннего мира личности в лирике А.А.Ахматовой (на примере 3–4 стихотворений по выбору экзаменуемого). Земное и вечное в стихотворении «Приморский сонет» 15.95 KB
  Облик героини поэзии Ахматовой предстает в житейской простоте но в нем заключается пафос сильной личности. Ее лирическая героиня не отражает персональной судьбы Ахматовой а отражает проявление женской доли женского голоса. Предметный мир воспринимается уже в ином виде: три ступеньки кажутся вечностью любимый прием Ахматовой оксюморон темный дом свечи горевшие равнодушножелтым огнем. То в образе лирической героини проступают черты самой Ахматовой которая не верит что все происходит именно с ней насмешницей любимицей всех...
30699. Стихотворение А. Блока «Незнакомка» 12.25 KB
  Блока Незнакомка Тема страшного мира звучит в третьем томе стихотворений А. Это лишь внешняя видимая сторона страшного мира. При этом все зримые образы материального мира у Блока обретают символический подтекст. Повествование о ресторанной встрече превращается в рассказ о человеке угнетенном пошлостью окружающего мира его стремлении освободиться от этого.
30700. АНАЛИЗ 1 ГЛАВЫ 1 ЧАСТИ «МАСТЕРА И МАРГАРИТЫ» 20.62 KB
  Патриавшие пруды это центр Москвы давно пользующийся дурной славой Время года месяц: Весна май Время суток: Небывало жаркий закат странности возникающие в это время на Патриарших: одновременная икота литераторов; отсутствие в жаркое время отдыхающих под липами; появление прозрачного человека в клетчатом пиджаке; чувство необоснованного страха появившегося у Берлиоза...